융합 고리 사이클로옥텐 단량체를 기반으로 하는 해중합 가능한 올레핀 폴리머

이 프로토콜은 램프를 개발하는 화학 재활용 폴리머 시스템의 합성, 특성화 및 화학적 재활용을 설명하며, 플라스틱의 지속 가능한 사용과 관련된 문제를 해결할 수 있는 잠재력이 있다고 생각합니다. 지금까지 개발된 화학적으로 재활용 가능한 폴리머와 비교했을 때, 우리 시스템의 장점은 가수분해 안정성이 우수한 탄화수소 백본을 가진 폴리머의 화학적 재활용이 가능하다는 것입니다. 이 절차를 시연하는 것은 내 실험실의 대학원생 인 Devavrat Sathe와 Hanlin Chen이 될 것입니다.

시작하려면 말레 산 무수물, 시클로 옥타 디엔 및 150ml의 건조 아세톤을 석영 튜브에 첨가하십시오. 고무 격막으로 석영 플라스크를 밀봉하고 Schlenk 라인의 질소에 연결된 6 인치 바늘과 더 작은 블리드 바늘을 삽입합니다. 자석 교반 플레이트에서 용액을 저으면서 약 30분 동안 질소로 버블링합니다.

그런 다음 바늘을 제거하십시오. 광 반응기에 300 나노 미터 램프를 장착하고 플라스크를 수직 지지대에 고정시킵니다. 광반응기 상단을 느슨하게 덮고 냉각 팬과 UV 램프를 켜십시오.

밤새 조사한 후 대부분의 용매가 제거될 때까지 혼합물을 로타밥에 농축합니다. 면과 질산은이 함침 된 실리카겔을 순환 컬럼에 넣고 컬럼의 나머지 부분을 처리되지 않은 실리카겔로 채 웁니다. 다른 면을 추가하고 기둥을 알루미늄 호일로 싸고 양쪽 끝의 튜브로 연결합니다.

순환을 위해 컬럼의 한쪽 끝을 정량 펌프에 연결하고 다른 튜브는 계량 펌프에서 나옵니다. 튜브의 양쪽 끝을 200mm 디에틸 에테르/헥산 용매 혼합물이 있는 플라스크에 넣고 2시간 동안 순환시켜 컬럼을 단단히 포장합니다. 누출 가능성을 확인하십시오.

다음으로, 디메틸 에스테르 단량체 또는 M1과 메틸 벤조 에이트를 석영 튜브의 디 에틸 에테르 / 헥산 용매 혼합물에 녹입니다. 광 반응 챔버에 254 나노 미터 파장 램프를 장착하십시오. 플라스크를 석영 튜브로 교체하고 광반응 챔버에 넣고 16 시간 동안 방사선 조사하에 순환을 계속합니다.

광반응기를 끈 후 튜브를 용액 수준 위로 당기고 추가로 1시간 동안 순환시켜 컬럼을 건조시킵니다. 하단에 실리카겔 층이 있고 상단에 질산은이 함침 실리카겔이있는 다른 컬럼을 포장하십시오. 순환 컬럼을 비운 후 내용물을 일반 컬럼에로드하십시오.

석영 튜브에서 용액을 수집하고 농축하십시오. 이 농축 용액을 실리카 컬럼에 첨가하십시오. 컬럼을 디에틸 에테르/헥산 용매 혼합물로 세척하여 메틸 벤조에이트와 M1을 수집한 다음 아세톤으로 세척하여 EM1 은 복합체를 수집합니다.

아세톤을 로타밥에서 제거한 후, 200 밀리리터의 DCM과 200 밀리리터의 농축 암모니아수의 혼합물을 잔류 물에 첨가하고 15 분 동안 교반한다. 트랜스 사이클로 부탄 융합 사이클로 옥텐 단량체 M2와 가교 결합제 XL을 4 드램 유리 바이알에 첨가하십시오. 그런 다음 여기에 500 마이크로 리터의 디클로로 메탄을 첨가하고 와류 믹서를 사용하여 용해시킵니다.

여기에 Grubbs II 촉매 또는 G2를 추가하고 용해를 보장하기 위해 수동으로 교반하십시오. 유리 피펫을 사용하여 6개의 구멍이 있는 폴리테트라플루오로에틸렌 또는 PTFE 몰드에 용액을 추가합니다. 네트워크가 실온에서 24시간 동안 경화된 다음 섭씨 6도에서 24시간 동안 경화되도록 합니다.

몰드에서 샘플을 조심스럽게 제거하고 샘플을 약 5 밀리리터의 에틸 비닐 에테르가 들어있는 20 밀리리터 바이알에 4 하우스 동안 담그십시오. 준비된 샘플을 셀룰로오스 골무에 넣은 다음 Soxhlet 추출 장치에 넣습니다. Soxhlet 추출기를 클로로포름 250ml가 든 500밀리리터의 둥근 바닥 플라스크에 부착하고 오일 배스에 넣습니다.

Soxhlet 추출기 상단에 응축기를 부착하고 용매가 거의 14시간 동안 환류되도록 합니다. 골무에서 샘플을 제거하고 깨끗한 표면에 놓인 종이 타월 위에 놓고 덮고 용매가 주변 조건에서 거의 6시간 동안 증발되도록 합니다. 샘플을 20 밀리리터 바이알에 넣고 진공 상태에서 완전히 건조시키고 체중 감소가 감지 될 때까지 주기적으로 무게를 잰다.

폴리머 P1을 3 드람 유리 바이알에 넣고 4706 마이크로 리터의 중수 소화 클로로포름에 용해시킵니다. 1드람 유리 바이알에 G2의 무게를 달고 148.6마이크로리터의 중수소화 클로로포름을 넣어 용해시킵니다. 다음으로, G2 용액 50 마이크로 리터를 P1 용액에 첨가한다. 따라서 올레핀 그룹의 총 농도는 25 밀리몰입니다.

바이알의 내용물을 세 개의 다른 바이알로 나누고 바이알을 섭씨 30도의 수조에 거의 16시간 동안 두십시오. 그런 다음 여기에 50마이크로리터의 에틸 비닐 에테르를 추가하여 G2를 담금질합니다. 폴리머 네트워크 PN1의 해중합에 대해 동일한 절차를 따르십시오. 화학적으로 재활용 가능한 폴리머에 대한 트랜스-사이클로부탄 융합 사이클로옥텐 단량체의 구조가 여기에 표시됩니다.

광화학 2 2 1, 5- 시클로 옥타 디엔 및 말레 산 무수물의 고리 첨가는 M1 및 XL, M2 및 M3으로 쉽게 전환 될 수있는 무수물 1을 제공한다. 트랜스사이클로부탄이 융합된 사이클로옥텐 소분자 및 단량체의 합성과 통상 및 살아있는 개환 복분해에 의한 P1의 합성을 위한 반응식이 여기에 제시되어 있다. 대표 이미지는 G1 및 트리페닐포스핀의 존재하에 살아있는 ROMP에 의해 제조된 중합체 P1 및 G2의 존재하에 종래의 ROMP에 대한 GPC 트레이스를 나타낸다. 트랜스-CBCO 폴리머의 해중합 반응 반응식이 이 이미지에 나와 있습니다. 해중합 후 및 해중합 전의 중합체 P1, 단량체 M1의 적층된 부분 양성자 NMR 스펙트럼이 여기에 나와 있습니다.

해중합 후의 네트워크 PN1, 가교결합제 XL, 및 단량체 M2의 1H NMR 스펙트럼이 이 도면에 제시된다. 대표 이미지는 폴리머 네트워크 PN1 및 폴리머 P3의 응력 대 변형률 곡선을 보여줍니다. 광순환 첨가 반응을 설정할 때 반응 혼합물을 질소로 스파크하는 것을 기억하는 것이 중요합니다.

중합 직후 촉매를 담금질하거나 작업 전에 해중합하는 것도 중요합니다. 마지막으로, 네트워크 P1의 Soxhlet 추출 후, 증발 유도 분획을 피하기 위해 점진적으로 건조되어야 한다. 이러한 방법은 다양한 작용기를 갖는 tCBCO 폴리머를 만들고 다양한 재료 특성을 갖는 해중합 가능한 폴리머를 제조하고 중합 거동에 대한 치환 효과를 이해하는 데 적용될 수 있습니다.