Synthese van terpolymers bij milde temperaturen met dynamische zwavel bindingen in poly (S-divinylbenzeen)

Clayton  R. Westerman; Princess  M. Walker; Courtney L. Jenkins

doi:10.3791/59620

Methodenartikel

Synthese van terpolymers bij milde temperaturen met dynamische zwavel bindingen in poly (S-divinylbenzeen)

DOI:

10.3791/59620

⸱

20 mei 2019

Clayton R. Westerman¹ , Princess M. Walker¹ , Courtney L. Jenkins¹

¹Department of Chemistry, Ball State University

In dit artikel

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Het doel van dit protocol is om polymerisatie te initiëren met behulp van dynamische zwavel bindingen in poly (S-divinylbenzeen) bij milde temperaturen (90 °C) zonder oplosmiddelen te gebruiken. Terpolymers worden gekenmerkt door GPC, DSC en ¹H NMR, en getest op veranderingen in de oplosbaarheid.

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Elementaire zwavel (S₈) is een bijproduct van de aardolie-industrie met miljoenen tonnen jaarlijks geproduceerd. Dergelijke overvloedige productie en beperkte toepassingen leiden tot zwavel als een kosten-efficiënte reagens voor polymeer synthese. Inverse vulcanisatie combineert elementaire zwavel met een verscheidenheid van monomeren te vormen functionele polysulfiden zonder de noodzaak van oplosmiddelen. Korte reactietijden en rechte voorwaartse synthetische methoden hebben geleid tot een snelle expansie van inverse vulcanisatie. De hoge reactie temperaturen (> 160 °C) beperken echter de soorten monomeren die gebruikt kunnen worden. Hier worden de dynamische zwavel bindingen in poly (S-divinylbenzeen) gebruikt om polymerisatie te initiëren bij veel lagere temperaturen. De S-S obligaties in de prepolymeer zijn minder stabiel dan S-S obligaties in S₈, waardoor radicale vorming bij 90 ° c in plaats van 159 ° c. Een verscheidenheid van bondige en vinyl ethers zijn opgenomen om vorm terpolymers. De resulterende materialen werden gekenmerkt door ¹H NMR, gel doordringen chromatografie, en differentiële scanning calorimetrie, evenals het onderzoeken van veranderingen in de oplosbaarheid. Deze methode breidt uit op de oplosmiddelvrije, thiyl radicale chemie gebruikt door inverse vulcanisatie om polysulfiden te creëren bij milde temperaturen. Deze ontwikkeling verbreedt het bereik van monomeren die kunnen worden opgenomen waardoor het uitbreiden van de toegankelijke materiaaleigenschappen en mogelijke toepassingen.

Inleiding

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Omzetting van chemische verbindingen naar S₈ tijdens Petroleum verfijning heeft geleid tot het vergaren van grote voorraden van zwavel¹. Elementaire zwavel wordt voornamelijk gebruikt voor de productie van zwavelzuur en fosfaten voor meststoffen². De relatieve overvloed biedt een gemakkelijk beschikbaar en goedkoop reagens maken elementaire zwavel een ideale grondstof voor de ontwikkeling van materialen.

Inverse vulcanisatie is een vrij nieuwe polymerisatie techniek die zwavel in functionele materialen³hergebruikt. De S₈ ring converteert naar een d....

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. synthese van poly (S-divinylbenzeen)

Om poly (S-divinylbenzeen) voor te bereiden, combineer elementair zwavel (S₈) en DIVINYLBENZEEN (DVB) bij diverse gewichtsverhoudingen (30:70, 40:60, 50:50, 60:40, 70:30, 80:20, en 90:10 van S₈:D VB). Bereid de reactie volgens de voorgaande methoden beschreven onder³^,²⁵.
Opmerking: alle reacties hier werden uitgevoerd op een 1,00 g schaal. Een typische reactie bevat 500 mg van S₈ en 500 mg van DVB.
1. Plaats de reagentia in een 1-DRAM flacon uitgerust met een magnetische roerstaaf. Plaats de flacons in een olie bad bij 1....

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Poly (S-DVB) werd gesynthetiseerd volgens gepubliceerde protocollen met behulp van hoge temperaturen (185 ° c) te initiëren S₈ ring splitsing vormen van radicalen³. Deze radicalen initiëren dan polymerisatie met DVB. De gesmolten zwavel en vloeibare DVB elimineren de noodzaak voor oplosmiddelen. Binnen 30 min, zwavel en DVB reageer volledig voor vorm poly (S-DVB). Bij verwijdering uit de flacon, het polymeer is een harde, broos materiaal bij lagere zwave.......

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Het belangrijkste voordeel van deze methode is de mogelijkheid om polysulfiden te vormen bij milde temperaturen, 90 °C versus > 159 °C voor traditionele inverse vulcanisatie. De uitgebreide zwavel kettingen en de zwavel lijnen in poly (S-DVB) zijn minder stabiel dan s-s banden in s₈²³^,²⁶. Lagere temperaturen kunnen dan worden gebruikt om het homolytic splitsing en thiyl radicale vorming te veroorzaken²⁴. Voor monomeren met smelt.......

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bedankt zijn verschuldigd aan de American Chemical Society Petroleum onderzoek Fonds (PRF # 58416-UNI7) voor financiële steun.

....

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
Naam	Bedrijf	Catalogusnummer
Sulfur, 99,5%, gesublimeerd, ACROS Organics	Fisher Scientific	AC201250250SDS
divinylbenzeen	Fisher Scientific	AA4280422
1,4-Cyclohexanedi methanol divinyleether, mengsel van isomeren	Sigma Aldrich	406171
Cyclohexyl vinyl ether	Fisher Scientific	AC395420500
Allylether	Sigma Aldrich	259470
maleïmide	Sigma Aldrich	129585
dichloormethaan	Fisher Scientific	D37
N,N-dimethylformamide	Fisher Scientific	D119
Automatische bemonsterings aluminium monsterbakken, 50µL, 0,1mm, verzegeld	Perkin Elmer	B0143017
Automatische bemonsterings aluminium monsterdeksels	Perkin Elmer	B0143003
EMD Millipore 13mm niet-steriele Millex spuitfilters - hydrofobe PTFE-membraan, 0,45 µm	Fisher Scientific	SLFHX13NL

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Griebel, J. J., Glass, R. S., Char, K., Pyun, J. Polymerizations with Elemental Sulfur: A Novel Route to High Sulfur Content Polymers for Sustainability, Energy and Defense. Progress in Polymer Science. 58, 90-125 (2016).
Chung, W. J., et al.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Omgekeerde vulcanisatie terpolymeersynthese polymerisatietemperatuur proton NMR analyse gelpermeatiechromatografie differenti le scannende calorimetrie solventvrije polymerisatie zwaveldivinylbenzeen monomeerinbouw

Synthese van terpolymers bij milde temperaturen met dynamische zwavel bindingen in poly (S-divinylbenzeen)

In dit artikel

Samenvatting

Samenvatting

Inleiding

Protocol

Resultaten

Discussie

Openbaarmakingen

Dankbetuigingen

Materialen

Referenties

Herprints en machtigingen

Trefwoorden

Gerelateerde artikelen