Method Article

Depolimeryzowalne polimery olefinowe na bazie monomerów cyklooktenu z topionym pierścieniem

DOI:

10.3791/64182

⸱

December 16th, 2022

 ,  ,  , 
1School of Polymer Science and Polymer Engineering, University of Akron

In This Article

Summary

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

Tutaj opisujemy protokoły przygotowania cyklooktenów transcyklobutanowych (tCBCO), ich polimeryzacji w celu przygotowania depolimeryzowalnych polimerów olefinowych oraz depolimeryzacji tych polimerów w łagodnych warunkach. Dodatkowo opisano protokoły przygotowania sieci depolimeryzowalnych oraz formowania tłocznego sztywnych liniowych tworzyw sztucznych opartych na tym systemie.

Abstract

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

Rosnące zużycie syntetycznych polimerów i nagromadzenie odpadów polimerowych doprowadziły do pilnej potrzeby znalezienia nowych dróg do zrównoważonych materiałów. Osiągnięcie gospodarki polimerowej w obiegu zamkniętym poprzez recykling chemiczny do monomeru (CRM) jest jedną z takich obiecujących ścieżek. Nasza grupa poinformowała niedawno o nowym systemie CRM opartym na polimerach przygotowanych przez polimeryzację metatezy z otwarciem pierścienia (ROMP) monomerów cyklooktenu stopionego trans-cyklobutanu (tCBCO). System ten oferuje kilka kluczowych zalet, w tym łatwość polimeryzacji w temperaturach otoczenia, ilościową depolimeryzację do monomerów w łagodnych warunkach oraz szeroki zakres funkcjonalności i właściwości termomechanicznych. W tym miejscu przedstawiamy szczegółowe protokoły przygotowania monomerów nabazie CBCO i odpowiadających im polimerów, w tym przygotowania elastycznych sieci polimerowych i formowania tłocznego liniowych polimerów termoplastycznych. Przedstawiono również przygotowanie monomerów E-alkenu tCBCO o wysokim odkształceniu pierścieniowym i ich żywą polimeryzację. Na koniec przedstawiono również procedury depolimeryzacji polimerów liniowych i sieci polimerowych.

Introduction

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

Wszechstronny i wytrzymały charakter syntetycznych polimerów sprawił, że stały się one wszechobecnym elementem współczesnej ludzkiej egzystencji. Z drugiej strony, te same wytrzymałe i odporne na środowisko właściwości sprawiają, że odpady polimerowe są niezwykle trwałe. To, w połączeniu z faktem, że duża część wszystkich syntetycznych polimerów, jakie kiedykolwiek wyprodukowano, trafiła na wysypiska śmieci1, wzbudziło uzasadnione obawy o ich wpływ na środowisko2. Dodatkowo, otwarty obieg tradycyjnej gospodarki polimerowej spowodował stałe zużycie zasobów petrochemicznych i rosnący ślad węglowy3. ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

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

UWAGA: Poniższe protokoły są szczegółowymi formami procedur eksperymentalnych opisanych wcześniej15,18,19. Charakterystyka małych cząsteczek i polimerów została opisana wcześniej15,18. Dodatkowo syntezy monomerów i polimerów oraz depolimeryzacja polimerów powinny być przeprowadzane wewnątrz dygestorium przy użyciu odpowiednich środków ochrony indywidualnej (PPE), w tym rękawic nitrylowych, okularów ochronnych i fartucha laboratoryjnego.

1. tCBCO monomer przygotowania....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

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

Omówione tutaj są reprezentatywne wyniki wcześniej opublikowane15,18,19. Rysunek 5 pokazuje ślady GPC dla polimeru P1 przygotowanego przez konwencjonalny ROMP z G2 (czerwona krzywa)15 i żywy ROMP EM1 z G1/PPh3 ()18. Polimer o.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

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

Monomery tCBCO można wytworzyć ze wspólnego prekursora: [2+2] fotocykloloadprzewodu bezwodnika maleinowego i 1,5-cyklooktadienu, bezwodnika 1. Ponieważ surowy bezwodnik 1 jest trudny do oczyszczenia, ale może być łatwo hydrolizowany, surowa mieszanina fotoreakcyjna jest poddawana warunkom metalizy w celu uzyskania łatwo izolowanego estru metylowego kwasu 2. Rekrystalizacja 2 po chromatografii kolumnowej jest kluczem do uzyskania czystego izomeru.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

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

Na tę pracę złożono wniosek patentowy (PCT/US2021/050044).

Acknowledgements

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

Dziękujemy za wsparcie finansowe od University of Akron i National Science Foundation w ramach grantu DMR-2042494.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Fiolki 1 i 3 dramVWR66011-041, 66011-100
1,4-butanodiolSigma-Aldrich240559-100G
1,5-cyklooktadienACROSAC297120010
1-butanolFiolkiA399-1
20 mlVWR66022-081
Bezwodnik octowyAlfa-Aesar
AcetonFisherA18-20
Płyty TLC z aluminiowym podkłademSilicycleTLA-R10011B-323
Wodorotlenek amonuFisherA669-212
AnilinaTCIA0463500G
BD precisionglide (18 G)Fisher
ChloroformFisherC298-4
Kolumna cyrkulacyjna (do wypełnienia żelem krzemionkowym nasączonym azotanem srebra)Promień około 1 cm i długość 25 cm, z gwintem wewnętrznym na obu końcach
d-ChloroformCambridge IzotopyDLM-7-100
DichlorometanVWRBDH1113-19L
EDC. Hcl; Chlorowodorek 3-(3-dimetyloaminopropylo)-1-etylo-karbodimiduChemimpex00050
Octan etyluFisherE145-20
Eter etylowo-winylowySigma-Aldrich422177-250ML
Szklane kolumny chromatograficzneProdukowane we własnym zakresieD = 20 mm, L = 450 mm i D = 40 mm, L = 450 mmKolumny są wyposażone w teflonowy kran na jednym końcu i szklane złącze szlifowane 24/40, aby w razie potrzeby pomieścić zbiornik rozpuszczalnika.
Katalizator Grubbs 1. generacji (M102)Sigma-Aldrich579726-1G
Katalizator Grubbsa 2. generacji (M204)Sigma-Aldrich569747-100MG
HexanesFisherH292-20
Prasa hydraulicznaCarver Instruments#3912W połączeniu z modułami kontroli temperatury (patrz poniżej)
Kwas solnyFisher
Bezwodnik maleinowyACROSAC125240010
MetanolFisherA412-20
Mikroniezbędny papier do pomiaru pH Hydrion (1-13 pH)Fisher14-850-120
Normject Luer Lock (1, 3 i 10 ml)VWR89174-491, 53547-014 i 53547-010
Komora fotoreaktoraRayonetRPR-100
QuadraPure TU (wymiatacz katalizatorów)Sigma-Aldrich655422-5G
Rurki kwarcoweFabrykowane we własnym zakresieD=2", L=12.5" i D=1.5", L=10.5"
RotavapBuchi
SciLog Accu Cyfrowa pompa dozująca MP-40Parkero pojemności 500 ml
Siliaflash Krzemionka nieregularna, F60SilicycleR10030B-25 kg
Azotan srebraACROSAC197680050
Wodorotlenek soduVWRBDH9292-2,5 kg
Stalowa formaProdukowane we własnym zakresieWymiary wnęki formy: długość 20 mm, szerokość 7 mm i głębokość 1 mm; wymiary miernika: długość 10 mm, szerokość 3 mm)
Płyty staloweProdukowane we własnym zakresie100 mm x 150 mm x 1 mm
Forma teflonowa (6 gniazd)Produkowane we własnym zakresieCałkowite wymiary wnęki: długość 25 mm, szerokość 8,35 mm i głębokość 0,8 mm; wymiary miernika: długość 5 mm, szerokość 2 mm)
Arkusze teflonowe (grubość 0,005 cala)McMaster-Carr8569K61
OmegaC9000A i C9000° Jednostki C (dwa moduły, jeden dla góry i jeden dla dołu)
Trifenyl PhosphineTCIT0519500G
Lampy UVRayonetRPR2537A i RPR3000A
Pompa próżniowaWelch Duoseal
Whatman (klasa 2)Bibuła filtracyjnaVWR09-810F
scyntylacyjne Fisher AAL042950BAA87617K4Strzykawki Moduły kontroli temperatury Bibuła filtracyjna

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Geyer, R., Jambeck, J. R., Law, K. L. Production, use, and fate of all plastics ever made. Science Advances. 3 (7), 1700782(2017).
  2. Barnes, D. K. A., Galgani, F., Thompson, R. C., Barlaz, M. Accumulation and fragmentation of pla....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Depolymerizable PolymersOlefinic PolymersRing Opening MetathesisFused Ring CycloocteneChemical RecyclingPolymer DepolymerizationLiving PolymerizationPolymer NetworksPhotochemical CycloadditionGrubbs Catalyst

Related Articles