Простой двухэтапный подход, включающий модификацию резины и сшивку, дает полностью перерабатываемые, эластичные резиновые изделия.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Простой двухэтапный подход, включающий модификацию резины и сшивку, дает полностью перерабатываемые, эластичные резиновые изделия.
Способ использования Дильса Альдера термообратимую химии в качестве сшивающих инструмент для резиновых изделий демонстрируется. В этой работе, коммерческий этилен-пропиленовый каучук, привитый малеиновым ангидридом, термо-обратимо сшитый в два этапа. Рассматриваемые остатки ангидрида сначала модифицирована с фурфуриламина прививать фурановых группы к резиновому позвоночника. Эти подвесные фурана группы затем сшиты с бис-малеимид посредством реакции сочетания Дильса-Альдера. Обе реакции могут быть выполнены в широком диапазоне экспериментальных условий и могут быть легко применены в больших масштабах. Свойства материала, получающихся в результате реакции Дильса-Альдера сшитых каучуков сходны с пероксидным отверждением этилен / пропилен / диенового каучука (EPDM), в качестве ссылки. Перекрестные ссылки перерыв при повышенных температурах (> 150 ° С) с помощью реакции ретро-Дильса-Альдера и может быть реформирована путем термического отжига при более низких температурах (50-70 ° C). Обратимость системы была доказана остроумиеч инфракрасная спектроскопия, тесты растворимости и механические свойства. Пригодность к переработке материала было также показано на практике, то есть, путем разрезания сшитую образца на мелкие части и компрессионным формованием с получением их в новые образцы показывая сопоставимые механические свойства, которые не возможно для условно сшитых каучуков.
Сера вулканизацию и перекисью отверждение в настоящее время являются основными промышленными перекрестного сшивания в резиновой промышленности, приносящие необратимых химических сшивок , которые предотвращают расплава повторную обработку. 1, 'люлька к люльке' 2 подхода к утилизации сшитых каучуков требует материал , который работает аналогично постоянно сшитый каучуков при условиях эксплуатации, при этом имея технологичность и полную рециркулируемости термопластиком при высоких температурах. Подход к достижению такой рециркулируемости использует каучуковые сети с обратимыми поперечными связями , которые реагируют на внешние раздражители, такие как температура (наиболее целесообразных с точки зрения будущих промышленных применений). 3-5 Формирование этих поперечных связей при относительно низких обслуживания температура требуется для хорошего механического поведения резины, в то время как их расщепление при высоких температурах (подобно температуре обработки исходной не сшитый соединения) позволяет при гecycling материала.
Некоторые конкретные материалы могут быть обратимо сшитый путем использования так называемых динамических ковалентных сетей с помощью реакции поликонденсации 6 или с помощью так называемой обратимой топологии сети замораживания с помощью реакций переэтерификации. 7-9 Недостатком этих подходов является необходимость разработки и синтеза новых полимеров, а не модификации существующих, коммерческих каучуки, которые уже имеют желаемые свойства. Методы термо-обратимо сшивают каучуки включают образование водородных связей, ионных взаимодействий и ковалентных связей , таких , как с помощью термоактивной дисульфидных перестроек. 10-13 В последнее время термообратимый сшивания через Дильса-Альдера (DA) , химия была разработана. 14 -21 Д.А. химии может быть применен к широкому кругу полимеров и представляет собой популярный выбор, тем более , что реакция DA позволяет относительно быстрой кинетики и мягких условиях реакции. 17, 22-24 ЧТEIR низкого сцепления и высокой температуры делают развязки фуран и малеимида превосходными кандидатами для обратимой полимера сшивки. 18-20, 25-28
Цель данной работы состоит в создании способа использования DA химии как термообратимой инструмента сшивающего для промышленного продукта каучука (рисунок 1). 5 Во- первых, реакционная способность насыщенных углеводородных эластомеры, такие как этилен / пропиленовые каучуки (ЭПМ), должна быть увеличена. Коммерчески соответствующий пример , который облегчает это перекись инициированное свободных радикалов прививка малеинового ангидрида (МА). 29-34 Во- вторых, фуран группа может быть привит на такой малеинизированного ЭПМ каучука путем вставки Фурфуриламин (FFA) в подвесной ангидрид для формирования имид. 35, 36 И, наконец, фурана фрагменты, которые , таким образом , приложенные к резиновой цепи может затем принимать участие в термообратимой химии Д. как электронный богатых диена. 25, 37 электронно-роили бис-малеимид (БМ) является подходящим для этого диенофил реакция сшивания. 19, 26, 38

Рисунок 1. Схема реакции. Фуранов прививка и бисмалеимидные сшивание ЭПМ-г-MA каучука (перепечатано с разрешения 5). Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
1. Резина Модификация
= 1710 см -1) отсутствует , а характеристика циклический пик ангидрид (
= См -1 1856 ) присутствует. 5
на 1,856 см -1 ангидрида и появления
при 1710 см -1и CN валентное колебание (
= 1378 см -1) малеимид.
= См -1 1856) путем интегрирования площадей под отдельными инфракрасных (ИК-Фурье) пиков после деконволюции (R 2> 0,95). 5
= 723 см - 1), происходящий из ЭПМ позвоночника, остается неизменной при его модификации и могут быть использованы в качестве внутреннего эталона. 2. Дильса-Альдера Сшивка и Репроцессинг
= 1013 см -1) , как описано в 1.10. 5 3. Перекись и Сера Отверждение ENB-EPDM
4. Cросс-ссылка Определение плотности
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Успешная модификация EPM-G-МА в EPM-г-фуран и сшивающий с бисмалеимидные показано преобразование Фурье инфракрасной спектрометрии (FTIR) (рисунок 2). Присутствие фурановых групп в EPM-г-фуран продукта можно вывести из расщепления CC алифатический растяжения пика (
= 1,050 см -1) в двух фурановых пиков (
= 1,073 см
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Коммерческий ЭПМ-г-MA каучук термо-обратимо сшитый в простом двухэтапного подхода. Малеинизированный каучук был впервые модифицирован с FFA прививать фурановых группы на резиновой основы. Образующиеся отложенные фуранов показывают реакционную способность Дильса-Альдера диенов. Алифатический БМ был использован в качестве сшивающего агента, что приводит к термообратимой моста между двумя фурановых фрагментами. Обе реакции были успешными с хорошими преобразования (> 80%) в соответствии с инфракрасной спектроскопии, элем...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Автор Мартин ван Дуин является сотрудником компании LANXESS Elastomers B.V., которая производит каучуки EPM-g-MA, используемые в данной статье.
Это исследование является частью исследовательской программы Голландского института полимеров, проект #749.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| ENB-EPDM | LANXESS Elastomers B.V. | Keltan 8550C | |
| EPM-g-MA | LANXESS Elastomers B.V. | Keltan DE5005 | Вакуумная печь на один час при 175 ° C |
| фурфуриламин | Sigma-Aldrich | F20009 | Свежедистиллированный перед применением |
| дидодециламин | Sigma-Aldrich | 36784 | |
| малеиновый ангидрид | Sigma-Aldrich | M0357 | |
| октадецил-1-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат | Sigma-Aldrich | 367079 | |
| бис(трет-бутилперокси-изо-пропил) бензол | Sigma-Aldrich | 531685 | |
| тетрагидрофуран | Sigma-Aldrich | 401757 | |
| декалином | Sigma-Aldrich | 294772 | |
| ацетоном | Sigma-Aldrich | 320110 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.