Method Article

Деполимеризуемые олефиновые полимеры на основе плавленых кольцевых циклооктеновых мономеров

DOI:

10.3791/64182

⸱

December 16th, 2022

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

In This Article

Summary

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

Здесь описаны протоколы получения трансциклобутановых плавленых циклооктенов (tCBCO), их полимеризации для получения деполимеризуемых олефиновых полимеров и деполимеризации этих полимеров в мягких условиях. Дополнительно описаны протоколы подготовки деполимеризуемых сетей и компрессионного формования жестких линейных пластмасс на основе этой системы.

Abstract

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

Растущее потребление синтетических полимеров и накопление полимерных отходов привели к острой потребности в новых путях к устойчивым материалам. Достижение экономики полимеров с замкнутым циклом путем химической переработки в мономер (CRM) является одним из таких многообещающих путей. Наша группа недавно сообщила о новой CRM-системе на основе полимеров, полученных путем метатезисной полимеризации с открытием кольца (ROMP) трансциклобутанских плавленых циклооктеновых (tCBCO) мономеров. Эта система предлагает несколько ключевых преимуществ, включая простоту полимеризации при температуре окружающей среды, количественную деполимеризацию в мономеры в мягких условиях, а также широкий спектр функциональных возможностей и термомеханических свойств. Здесь мы излагаем подробные протоколы получения мономеров на основе tCBCO и соответствующих им полимеров, включая подготовку упругих полимерных сетей и компрессионное формование линейных термопластичных полимеров. Мы также описываем получение высококольцевой деформации мономеров E-alkene tCBCO и их живую полимеризацию. Наконец, также демонстрируются процедуры деполимеризации линейных полимеров и полимерных сетей.

Introduction

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

Универсальная и прочная природа синтетических полимеров сделала их вездесущим атрибутом современного человеческого существования. С другой стороны, те же прочные и экологически стойкие свойства делают полимерные отходы чрезвычайно стойкими. Это, наряду с тем фактом, что большая часть всех когда-либо произведенных синтетических полимеров оказалась на свалках1, вызвало законную обеспокоенность по поводу их воздействия на окружающую среду2. Кроме того, открытый характер традиционной полимерной экономики вызвал устойчивое потребление нефтехимических ресурсов и растущий углеродный след3. Таким образом,....

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

Protocol

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

ПРИМЕЧАНИЕ: Протоколы, изложенные ниже, представляют собой подробные формы экспериментальных процедур, о которых сообщалось ранее 15,18,19. Характеристика малых молекул и полимеров была зарегистрирована ранее15,18. Кроме того, синтез мономеров и полимеров и деполимеризация полимеров должны выполняться внутри вытяжного шкафа с соответствующими средствами индивидуальной защиты (СИЗ), включая нитриловые перчатки, защитные очки и лабораторный халат.

1. tПрепарат мономера CBCO

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

Results

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

Здесь обсуждаются репрезентативные результаты, ранее опубликованные 15,18,19. На фиг.5 показаны следы GPC для полимера P1, полученного обычным ROMP с G2 (красная кривая)15 и живым ROMP EM1 с G1/PPh3 (черный)18. Поли.......

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

Discussion

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

Мономеры tCBCO могут быть получены из общего предшественника: [2+2] фотоциклоаддукта малеинового ангидрида и 1,5-циклооктадиена, ангидрида 1. Поскольку сырой ангидрид 1 трудно очищается, но может быть легко гидролизуем, сырую фотореакционную смесь подвергают условиям метанолиза с получением легко изолимируемой метиловой эфир-кислоты 2. Рекристаллизация 2 после колоночной хроматографии является ключом к получению чистого трансциклобутанового изом.......

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

Disclosures

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

На эту работу была подана патентная заявка (PCT/US2021/050044).

Acknowledgements

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

Мы подтверждаем финансовую поддержку со стороны Университета Акрона и Национального научного фонда в рамках гранта 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
1 и 3 драм флаконыVWR66011-041, 66011-100
1,4-бутандиолSigma-Aldrich240559-100G
1,5-циклооктадиенACROSAC297120010
1-бутанолFisherA399-1
20 мл сцинтилляционные флаконыVWR66022-081
уксусный ангидридАльфа-Аэсар
АцетонFisherA18-20
Алюминиевые пластины TLCSilicycleTLA-R10011B-323
Гидроксид аммонияFisherA669-212
АнилиновыйTCIA0463500G
BD precisionglide (18 G)Fisher
ХлороформFisherC298-4
Колонна для циркуляции (должна быть упакована силикагелем, обработанным нитратом серебра)Радиус около 1 см и длина 25 см, с внутренней резьбой на обоих концах
d-хлороформаCambridge IsotopesDLM-7-100
DichloromethaneVWRBDH1113-19L
EDC. Список совместимого оборудования; 3-(3-диметиламинопропил)-1-этил-карбодиимида гидрохлоридChemimpex00050
ЭтилацетатFisherE145-20
Этилвиниловый эфирSigma-Aldrich422177-250ML
Стеклянные хроматографические колонкиИзготовлены на собственном производствеD = 20 мм, L = 450 мм и D = 40 мм, L = 450 ммКолонны оснащены тефлоновым запорным краном на одном конце и соединением из матового стекла 24/40 для размещения резервуара для растворителя в случае необходимости.
Катализатор Граббс 1-го поколения (M102)Sigma-Aldrich579726-1G
Катализатор Граббса 2-го поколения (M204)Sigma-Aldrich569747-100MG
ГексаныFisherH292-20
Гидравлический прессдля резчиков инструментов#3912В сочетании с модулями контроля температуры (см. ниже)
Соляная кислотаFisher
Малеиновый ангидридACROSAC125240010
метанолFisherA412-20
Micro essential Hydrion pH бумага (1-13 pH)Fisher14-850-120
Шприцы Normject Luer Lock (1, 3 и 10 мл)VWR89174-491, 53547-014 и 53547-010
Фотореакторная камераRayonetRPR-100
QuadraPure TU (поглотитель катализаторов)Sigma-Aldrich655422-5G
Кварцевые трубки,изготовленные на собственном производствеD=2", L=12.5" и D=1.5", L=10.5"
RotavapBuchi
SciLog Accu Цифровой дозирующий насос MP- 40Parker500 мл емкость
Siliaflash Нерегулярный диоксид кремния, F60SilicycleR10030B-25 кг
Нитрат серебраACROSAC197680050
гидроксид натрияVWRBDH9292-2,5 кг
Стальная формаИзготовлена на собственном предприятииГабаритные размеры полости формы: длина 20 мм, ширина 7 мм и глубина 1 мм; габаритные размеры: длина 10 мм, ширина 3 мм)
Стальные пластиныИзготовлены на собственном производстве100 мм x 150 мм x 1 мм
Тефлоновая форма (6 полостей)Изготовлена на собственном предприятииГабаритные размеры полости: длина 25 мм, ширина 8,35 мм и глубина 0,8 мм; размеры калибра: длина 5 мм, ширина 2 мм)
Тефлоновые листы (толщина 0,005 дюйма)McMaster-Carr8569K61
OmegaC9000A и C9000° Блоки C (два модуля, один для верха и один для низа)
ТрифенилфосфинTCIT0519500G
УФ-лампыRayonetRPR2537A и RPR3000A
Вакуумный насосWelch Duoseal
Фильтровальная бумага Whatman (класс 2)Фильтровальная бумагаVWR09-810F
AAL042950BAA87617K4Модули контроля температуры

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