Polimeri olefinici depolimerizzabili a base di monomeri cicloottini ad anello fuso

Summary

Qui, descriviamo i protocolli per la preparazione di ciclootteni fusi trans-ciclobutano (tCBCO), la loro polimerizzazione per preparare polimeri olefinici depolimerizzabili e la depolimerizzazione di questi polimeri in condizioni miti. Inoltre, vengono descritti i protocolli per la preparazione di reti depolimerizzabili e lo stampaggio a compressione di plastiche lineari rigide basate su questo sistema.

Abstract

Il crescente consumo di polimeri sintetici e l'accumulo di rifiuti polimerici hanno portato a una pressante necessità di nuove strade verso materiali sostenibili. Raggiungere un'economia dei polimeri a circuito chiuso attraverso il riciclaggio chimico al monomero (CRM) è una di queste strade promettenti. Il nostro gruppo ha recentemente riportato un nuovo sistema CRM basato su polimeri preparati mediante polimerizzazione con metatesi ad apertura ad anello (ROMP) di monomeri di ciclooctene fuso trans-ciclobutano (tCBCO). Questo sistema offre diversi vantaggi chiave, tra cui la facilità di polimerizzazione a temperatura ambiente, la depolimerizzazione quantitativa ai monomeri in condizioni miti e un'ampia gamma di funzionalità e proprietà termomeccaniche. Qui, delineiamo i protocolli dettagliati per la preparazione di monomeri a base di t CBCO e dei loro polimeri corrispondenti, compresa la preparazione di reti polimeriche elastiche e lo stampaggio acompressione di polimeri termoplastici lineari. Descriviamo anche la preparazione di monomeri E-alchene tCBCO ad alto ceppo ad anello e la loro polimerizzazione vivente. Infine, vengono dimostrate anche le procedure per la depolimerizzazione di polimeri lineari e reti polimeriche.

Introduction

La natura versatile e robusta dei polimeri sintetici li ha resi un appuntamento onnipresente dell'esistenza umana moderna. Il rovescio della medaglia, le stesse proprietà robuste e resistenti all'ambiente rendono i rifiuti polimerici estremamente persistenti. Questo, insieme al fatto che una grande frazione di tutti i polimeri sintetici mai realizzati è finita nelle discariche¹, ha sollevato legittime preoccupazioni sui loro effetti ambientali². Inoltre, la natura a ciclo aperto dell'economia tradizionale dei polimeri ha causato un consumo costante di risorse petrolchimiche e una crescente impronta di carbonio

Protocol

NOTA: I protocolli descritti di seguito sono forme dettagliate di procedure sperimentali riportate in precedenza^15,18,19. La caratterizzazione delle piccole molecole e dei polimeri è stata riportata in precedenza^15,18. Inoltre, le sintesi di monomeri e polimeri e la depolimerizzazione dei polimeri devono essere eseguite all'interno di una cappa aspirante con adeguati dispositivi di protezione individuale (DPI), compresi guanti in nitrile, occhiali di sicurezza e un camice da laboratorio.

Results

Qui sono discussi i risultati rappresentativi precedentemente pubblicati^15,18,19. La figura 5 mostra le tracce GPC per il polimero P1 preparato mediante ROMP convenzionale con G2 (curva rossa)¹⁵ e ROMP vivente di EM1 con G1/PPh₃ (nero)^18<.......

Discussion

I monomeri tCBCO possono essere preparati da un precursore comune: il fotocicloaddotto [2+2] dell'anidride maleica e l'1,5-cicloottadiene, anidride 1. Poiché l'anidride grezza 1 è difficile da purificare ma può essere idrolizzata facilmente, la miscela di fotoreazione grezza è sottoposta a condizioni di metanolisi per produrre l'estere metilico 2 facilmente isolabile. La ricristallizzazione di 2 dopo cromatografia su colonna è la chiave per ott.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Fiale da 1 e 3 dram	VWR	66011-041, 66011-100
1,4-butandiolo	Sigma-Aldrich	240559-100G
1,5-cicloottadiene	ACROS	AC297120010
1-butanolo	Fisher	A399-1
20 mL fiale a scintillazione	VWR	66022-081
Anidride acetica	Alfa-Aesar
Acetone	Fisher	A18-20
Piastre TLC con supporto in alluminio	Siliciclo	TLA-R10011B-323
Idrossido di ammonio	Fisher	A669-212
Anilina	TCI	A0463500G
BD precisionglide (18 G)	Cloroformio
		C298-4
Colonna per la circolazione (da riempire con gel di silice trattato con nitrato d'argento)			Raggio circa 1 cm e lunghezza 25 cm, con filettatura interna su entrambe le estremità
d-Chloroform,	Cambridge Isotopes	DLM-7-100
Dichloromethane	VWR	BDH1113-19L
EDC. Hcl; 3-(3-dimetilamminopropil)-1-etil-carbodiimmide cloridrato	Chemimpex	00050
Acetato di etile	Fisher	E145-20
Etere di etile vinile	Sigma-Aldrich	422177-250ML
Colonne per cromatografia in vetro	Fabbricate internamente	D = 20 mm, L= 450 mm e D = 40 mm, L = 450 mm	Le colonne sono dotate di un rubinetto di arresto in teflon ad un'estremità e di un giunto in vetro smerigliato 24/40 per alloggiare un serbatoio di solvente, se necessario.
Grubbs Catalyst 1st Generation (M102)	Sigma-Aldrich	579726-1G
Grubbs Catalyst 2nd Generation (M204)	Sigma-Aldrich	569747-100MG
Hexanes	Fisher	H292-20
Pressa idraulica	Carver Instruments	#3912	Accoppiato con moduli di controllo della temperatura (vedi sotto)
Acido cloridrico	Fisher
Anidride maleica	ACROS	AC125240010
Metanolo	Fisher	A412-20
Micro essenziale Hydrion pH carta (1-13 pH)	Fisher	14-850-120
Normject Luer Lock siringhe (1, 3 e 10 mL)	VWR	89174-491, 53547-014 e 53547-010
Camera fotoreattore	Rayonet	RPR-100
QuadraPure TU (scavenger del catalizzatore)	Sigma-Aldrich	655422-5G
Tubi al quarzo	Trattati internamente	D=2", L=12,5" e D=1,5", L=10,5"
Rotavap	Buchi
SciLog Accu MP-40	Parker		Capacità 500 mL
Silice irregolare Siliaflash, siliciclo		F60R10030B-25KG
Nitrato d'argento	ACROS	AC197680050
Idrossido di sodio	VWR	BDH9292-2,5 kg
	Stampo in acciaio Fabbricato internamente	Dimensioni complessive della cavità dello stampo: lunghezza 20 mm, larghezza 7 mm e profondità 1 mm; dimensioni del calibro: lunghezza 10 mm, larghezza 3 mm)
Piastre in acciaio	Fabbricate internamente	100 mm x 150 mm x 1 mm
Stampo in teflon (6 cavità)	Fabbricato internamente	Dimensioni complessive della cavità: lunghezza 25 mm, larghezza 8,35 mm e profondità 0,8 mm; dimensioni del calibro: lunghezza 5 mm, larghezza 2 mm)
Fogli di teflon (0,005" di spessore)	McMaster-Carr	8569K61
	Omega	C9000A e C9000	° Unità C (due moduli, uno per l'alto e uno per il basso)
Trifenil Fosfina	TCI	T0519500G
lampade UV	Rayonet	RPR2537A e RPR3000A
Pompa a vuoto	Welch Duoseal
Whatman Filter Paper (grado 2)	VWR	09-810F	carta da filtro