November 27th, 2015
중합 촉매, 연쇄 이동 중합 폴리에틸렌 특성화 및 반응 동역학 분석 높은 처리량 분석을위한 프로토콜이 제시된다.
이 절차의 전반적인 목표는 고처리량 중합을 설정하고 결과 고분자의 상세한 특성화 및 동역학 분석을 통해 사슬 전달을 수행하는 촉매의 능력을 평가하는 것입니다. 이 방법은 새로 설계된 촉매에 연결된 중합 촉매의 주요 질문에 답하는 데 도움이 되며, 이는 사슬 전달을 활용하여 다양한 중합체에 대한 효율적인 경로를 생성할 수 있습니다. 이 기법의 주요 장점은 고처리량 중합을 통해 효율적인 촉매 스크리닝과 광범위한 반응 조건에서 촉매를 직접 비교할 수 있다는 것입니다.
이 기술을 시연하는 사람은 제 연구실의 박사후 연구원인 Ryan Hugh 박사입니다. 먼저 100 밀리리터의 둥근 바닥 플라스크에 20 밀리리터의 메탄올에 2 개의 3 부탄 디온 1 밀리리터와 2 개의 6 디메틸 아닌 2.8 밀리리터를 용해시킵니다. 0.4 밀리리터의 포름산을 첨가한 후, 디아민이 침전될 때까지 실온에서 반응을 교반하며, 이는 일반적으로 1-2시간입니다.
그 후, 유리 프릿과 필터 플라스크로 반응 혼합물을 여과하고 20 밀리리터의 차가운 메탄올로 노란색 고체를 세척한다. 그런 다음 고체를 vao에서 건조시킵니다. 글로브 박스에 딤 에트 니켈 브로마이드 1g과 비즈 1.1g을 섞습니다.
50 밀리리터 둥근 바닥 플라스크에 2 개의 6 개의 디메틸 페닐, 2 개의 3 부탄 디온을 넣고 20 밀리리터의 디 클로로 메탄을 첨가하고 실온에서 밤새 저어줍니다. 다음날, 유리 프릿과 필터 플라스크로 반응 혼합물을 여과합니다. 갈색 고체를 75ml의 클로로 메탄으로 씻고 vao에서 건조시킵니다.
교반 니켈 현탁액에 7.5ml의 톨루엔이 함유된 바이알에 0.0041g의 미리 준비된 니켈 브로마이드 촉매를 첨가하여 0.001몰 촉매 원액을 준비합니다. 톨루엔에 0.5ml의 30% 메틸 루안을 첨가합니다. 1분 동안 저어주어 반응 혼합물을 갈색 현탁액에서 용액으로 변경합니다.
다음으로, 0.25 밀리리터의 다틸 아연을 1.75에 용해시켜 1.2 몰 다틸 아연 용액을 준비합니다. 밀리리터의 톨루엔은 질소 대기압 글로브 박스 프로그램에 수용된 오버헤드 교반이 있는 병렬 압력 반응기에서 모든 중합 반응을 설정했습니다. 소프트웨어에서의 중합은 총 반응 부피를 3 밀리리터로 나타냅니다.
퍼지 가스는 질소입니다. 반응 가스는 에틸렌입니다. 압력은 15-150 PSI이고 반응 시간은 1 시간입니다.
시약과 용매 추가, 소프트웨어 프로그래밍 및 오버헤드 저장 어셈블리 고정을 포함한 반응기 설정은 가장 중요한 단계입니다. 그런 다음 유리 라이너 반응 바이알을 8개의 웰에 삽입합니다. 표 1에 따라 시약을 추가합니다.
깊이 도구를 사용하여 유리 라이너가 적절한 높이에 있는지 확인하십시오. 그런 다음 블레이드 임펠러를 오버헤드 어셈블리에 삽입합니다. 반응 바이알을 채우고 O-링이 금속 홈에 제대로 안착되었는지 확인한 후 오버헤드 교반 어셈블리를 베이스에 조심스럽게 놓고 교대로 나사를 조입니다.
모든 나사가 충분히 조여졌으면 소프트웨어에서 시작을 누릅니다. 가스 흡수 측정을 통해 반응을 모니터링합니다. 중합의 1 시간 후, 글로브 박스에서 반응 바이알을 제거하고 메탄올에 5 % 염산을 첨가하여 폴리에틸렌을 침전시킵니다.
그런 다음 용제를 제거하고 진공 상태에서 폴리머를 건조시킵니다. 폴리머 수율을 결정한 후 0.002g의 폴리머를 섭씨 135도에서 1, 2, 4 트리클로로 벤젠 2밀리리터에 용해시킵니다. 겔 투과 크로마토그래피 또는 GPC를 사용하여 건조된 폴리에틸렌의 분자량과 분산성 지수를 분석합니다.
이제 이 샘플을 분석을 위해 고온 GPC에 놓을 준비가 되었습니다. 다음으로, 0.05-0.08 그램의 중합체를 0.5 밀리리터의 탈감 된 테트라 클로로 에탄 (tetra chloro eth ethane)에 섭씨 130 °C에서 용해시킨다. 사슬 전달 중합을 위한 고온 탄소 NMR 분광법 분석을 위해 반응기를 채우고 앞서 설명한 절차 및 분석에 따라 소프트웨어를 프로그래밍합니다.
테스트된 다양한 에틸렌 압력에 대한 시간 대비 에틸렌 가스 소비량이 여기에 제시되어 있습니다. 에틸렌 가스 소비량 대 시간은 촉매 단독 샘플에 대해 여기에 나와 있으며, 이는 전파 속도를 계산하는 데 사용됩니다. 0에서 1000까지의 에틸 아연을 사용한 사슬 전달 중합에 대한 GPC 트레이스가 여기에 표시됩니다.
GPC는 고분자 샘플의 분자량과 분산도를 계산하는 데 사용됩니다. 전체 시리즈의 폴리에틸렌 샘플의 탄소 NMR 스펙트럼과 레이블이 지정된 피크가 있는 확대된 스펙트럼이 여기에 나와 있습니다. 분자량 데이터는 시작된 사슬의 수와 Mayo 플롯을 계산하는 데 사용됩니다.
Mayo 플롯의 적합도는 전파 속도에 대한 사슬 전달 속도의 비율을 계산하는 데 사용되며, 이는 사슬 전달 속도를 계산하는 데 사용됩니다. 일단 마스터하면 이 중합 반응이 제대로 수행되면 2시간 내에 완료할 수 있습니다. 이 절차를 시도하는 동안 원액을 반응 바이알에 정확하게 분주하고, 반응기가 적절하게 구성되었으며, 오버헤드 교반 어셈블리가 제자리에 적절하게 고정되었는지 확인하는 것이 중요합니다. 이 동영상을 시청한 후에는 고처리량 중합 중합을 설정하고, 생성된 고분자를 특성화하고, 역학 분석을 통해 사슬 전달을 수행하는 촉매의 능력을 평가하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.
dathyl, 아연 및 methyl luminox는 발화성이 있고 공기가 없다는 것을 잊지 마십시오. 이 절차를 수행할 때는 항상 기술을 사용해야 합니다.
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이 기사는 촉매 성능 및 폴리머 특성 분석에 중점을 두는 고처리량 중합 분석을 위한 프로토콜을 제시합니다. 이 방법은 효율적인 촉매 스크리닝 및 다양한 반응 조건에서의 비교를 가능하게 합니다.
This high-throughput polymerization protocol enables rapid catalyst screening and kinetic analysis, supporting early-stage discovery of polymerization catalysts with tunable chain transfer behavior. By quantifying propagation and chain transfer rates, the method provides predictive confidence in catalyst performance, informing lead identification and portfolio triage in polymer R&D. The approach reduces mechanistic ambiguity and accelerates structure-property relationship mapping for ethylene-based polymer design.
The method fits within the discovery-to-lead identification continuum, where high-throughput screening informs catalyst selection before scale-up and application testing.