ゴム改質と架橋を含む単純な2段階のアプローチにより、完全に再加工可能な弾性ゴム製品が得られます。
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この記事について
サマリー
要約
ゴム製品のための架橋ツールとしてディールス・アルダー熱可逆化学反応を使用する方法が示されています。この作業では、無水マレイン酸でグラフト化された商業的なエチレン - プロピレンゴムは、熱可逆的に二段階で架橋されています。保留中の無水物部分は、第1のゴムバックボーンにフラン基をグラフトするフルフリルアミンで修飾されています。これらのペンダントフラン基はディールス - アルダーカップリング反応を介して、次いでビスマレイミドで架橋されています。両方の反応は、実験条件の広い範囲の下で行うことができ、容易に大規模で適用することができます。得られたディールス - アルダー架橋ゴムの材料特性は、過酸化物硬化エチレン/プロピレン/ジエンゴム（EPDM）、基準と同様です。架橋は、レトロ - ディールス・アルダー反応を介して、高温（> 150℃）で破壊し、より低い温度（50-70℃）で熱アニールすることにより改質することができます。システムの可逆性はウィットを証明されました時間赤外分光法、溶解性試験および機械的性質。材料のリサイクルも、従来架橋ゴムのために不可能である匹敵する機械的特性を表示する新たなサンプルにそれらを成形小さな部品や圧縮に架橋されたサンプルを切断することによって、すなわち 、実用的な方法で示されました。
概要
硫黄加硫および過酸化物硬化は、現在、溶融再処理を防止する不可逆的な化学的架橋を生じるゴム産業における主要な工業架橋技術である。1、2、架橋されたゴムをリサイクルする「クレードルクレードルの」アプローチは、その材料が必要高温で熱可塑性の加工性および完全なリサイクル性を有しながら、サービス条件で恒久的に架橋されたと同様のゴムを振る舞います。このようなリサイクルを達成するためのアプローチは、（将来の産業用途の観点から、最も実現可能）、温度などの外部刺激に応答する可逆架橋、とのゴム状のネットワークを使用しています。3-5比較的低いサービスでこれらの架橋の形成を（元の非架橋化合物の処理温度と同様に）高温でのそれらの切断は、Rを可能にしながら、温度は、ゴムの優れた機械的挙動のために必要とされます材料の電子機器のリサイクル。
いくつかの具体的な材料は、可逆的に重縮合反応6またはエステル交換反応を介して凍結いわゆる可逆ネットワークトポロジーによって介していわゆる動的共有ネットワークを利用して架橋することができる。7-9これらの手法の欠点は、設計と必要です既に所望の特性を持っている既存の、商業ゴムを修正するのではなく、新しいポリマーを合成します。熱可逆的にするための架橋ゴムは、このような熱活性化ジスルフィド再編成などを介して、水素結合、イオン相互作用および共有結合を伴う。10-13最近....
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プロトコル
1.ゴムの変形
- 手順に示されているように、実験を開始する前に、マレイン化EPM（EPM-G-MA、49重量％のエチレン、2.1重量％のMA、Mnは50キロ/モル=、PDI = 2.0）ゴム及びフルフリルアミン（FFA）を準備1.1.1- 1.1.4。5
- 無水物に存在する二酸に変換するために175℃で1時間真空オーブン中でEPM-G-MAゴムを乾燥する。11
- 圧縮成形金型、150℃で10分間および100バールのためのホットプレスで厚さ0.1mmのゴム膜。
- KBr錠剤ホルダーにそれを配置した後、得られた膜の透過赤外線スペクトルを記録します。
注：無水物に加水分解された二酸の変換が完了した場合、典型的なカルボン酸のピーク（
= 1710センチメートル-1）は存在せず、特徴的な環状無水物のピーク（ 
= 1856センチメートル-....
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結果
ビスマレイミドとEPM-G-フランと架橋へのEPM-G-MAが正常に変更された赤外分光法（FTIR）（ 図2）をフーリエ変換することによって示されています。 EPM-G-フラン生成物中のフラン基の存在は、ピーク伸縮CC脂肪族（の分裂から推定することができます
= 1050センチメートル-1）2フランピークに（ 
= 1073センチメートル-1と
= 1013センチメートル-1）、C = Cフラン伸縮振動の外観（
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ディスカッション
商用EPM-G-MAゴムは熱可逆的に架橋されたシンプルな2段階のアプローチでした。マレイン化ゴムは、第1のゴム主鎖上にフラン基をグラフトするFFAで修飾しました。その結果、保留中のフランは、ディールス・アルダージエンとして反応性を示します。脂肪族BMは、二つのフラン部分の間の熱可逆架橋を生じ、架橋剤として使用しました。両方の反応は、赤外分光法、元素分析によれば、良好な転化率（> 80％）で成功しました。架橋は膨潤および溶解度試験、100％のゲル含量を生じることによって示されました。
記載されたプロトコルの実行が成功するためには、個々の部品を慎重に準備することが重要です。残念ながら、ここで説明する方法を利用して再加工可能なゴムの製造は、より大量に簡単にアップスケールすることができません。この再加工可能なゴム製品を製造する他の方法がなかったが、DES公開された文献でcribed、EPMゴムへの無水マレイン酸のよく知られたフリーラジカルグラフトとのアナロジーはこの点で描画することができます。ゴムの32メルト修飾は、溶媒、中間精製を必要としない有望な代替物で.......
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開示事項
著者のマーティン・ファン・ドゥインは、この記事で使用するEPM-g-MAゴムを製造するランクセス・エラストマーズB.V.の従業員です。
謝辞
この研究は、オランダのポリマー研究所の研究プログラム、プロジェクト#749の一部です。
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材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| ENB-EPDM | LANXESS Elastomers B.V. | ケルタン 8550C | |
| EPM-g-MA | ランクセス エラストマー B.V. | Keltan DE5005 | 175で1時間の真空オーブン °C |
| フルフリルアミン | Sigma-Aldrich | F20009 | 使用前に新たに蒸留 |
| ジ-ドデシルアミン | Sigma-Aldrich | 36784 | |
| 無水マレイン酸 | Sigma-Aldrich | M0357 | |
| オクタデシル-1-(3,5-ジ-tert-ブチル-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオン酸 | Sigma-Aldrich | 367079 | |
| ビス(tert-ブチルペルオキシ-イソ-プロピル)ベンゼン | シグマ・アルドリッチ | 531685 | |
| テトラヒドロフラン | シグマ・アルドリッチ | 401757 | |
| デカリン | シグマ・アルドリッチ | 294772 | |
| アセトン | シグマ・アルドリッチ | 320110 |
参考文献
- Myhre, M., MacKillop, D. A. Rubber recycling. Rubber Chem Technol. 75 (3), 429-474 (2002).
- Baranwal, K. C., Stephens, H. L. Basic Elastomer Technology. , ACS Rubber Division. Akron, USA. (2001).
- Such, G. K., Johnston, A. P. R., Liang, K., Caruso, F.
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再版と許可
