Синтез терполимеров при умеренных температурах с использованием динамических серных облигаций в поли (с-Диприлбензол)

Мы разработали метод инициирования полимеризации с использованием динамических серных связей в поли (сера-дивинильбензене) при 90 градусах Цельсия без необходимости в растворителях. Это значительно ниже, чем традиционные методы, которые требуют температуры выше 160 градусов по Цельсию. Снижение температуры полимеризации расширяет диапазон мономеров, которые могут быть включены в полисульфиды путем обратной вулканизации.

Это расширяет возможности материалов и возможные приложения. Обратная вулканизация произвела полисульфиды, которые были использованы в литий-сульфидных батареях, как инфракрасные прозрачные линзы, как ртуть и масляные сорбенты среди других применений. Этот метод позволит развять новые материалы и, вероятно, дополнительные приложения.

Одним из ключевых преимуществ этого метода является относительная легкость синтеза. Это видео дает возможность продемонстрировать, как реакция прогрессирует с течением времени, а также показывает, насколько полимеры могут варьироваться в зависимости от содержания серы и соотношения присутствующих мономеров. Для подготовки поли (S-divinylbenzene)объединить элементарную серу и divinylbenzene при желаемом соотношении веса в один-драм флакон оснащен магнитной бар перемешать.

Поместите флакон в масляную ванну при 185 градусах по Цельсию в течение 30 минут. После завершения реакции снимите флакон с масляной ванны и немедленно утолите флакон в жидком азоте. Затем откройте флакон, чтобы удалить полимер, и повторить этот шаг для каждого полимера подготовлены.

Чтобы синтезировать терполимеры, сначала раздавить поли (S-divinylbenzene) с раствором и пестиком для более высокой поверхности взаимодействия с мономером 1, 4-Cyclohexanedimethanol дивинил эфир, или CDE. Затем объедините поли (S-divinylbenzene) и CDE при желаемом соотношении веса по шкале 600 миллиграммов. Поместите образец в масляную ванну при 90 градусах по Цельсию в течение 24 часов.

Затем охладив образец до комнатной температуры. Для реакций, которые не приводят к полному включению мономеров, растворяют растворимые полимерные части в дихлорметане и осаждаются при холодном метаноле. Для образцов с ограниченной прочностью, мыть твердые образцы полимера с холодным метанолом, чтобы удалить любой неотредактированный мономер.

Для синтеза терполимеров с использованием малеймида, объединить серы и divinylbenzene на 30-к-70 соотношение веса по пятиграммовой шкале, как описано ранее. Объедините пре-полимер с малеймидом в соотношении веса 3 к одному в одном драмовом стеклянном флаконе, оснащенном магнитной полосой для перемешивания. Растворите смесь в 10 миллиграммах на микролитр диметилформамида.

Затем поместите флакон в масляную ванну при 100 градусах по Цельсию в течение 24 часов. Далее объединить поли (S-divinylbenzene) и желаемого мономера на один к одному соотношение веса, как описано ранее для подготовки различных терполимеров. Удалите образец смеси в различных точках времени во время реакции, и растворить полимер в 600 микролитров дейтетерированного хлороформа для анализа протонной ЯМР.

Чтобы подтвердить, что сера из полимера, а не элементарной серы требуется для полимеризации, подготовить образцы серы в одиночку, и с CDE, divinylbenzene, и allyl эфира, как описано ранее. Проанализируйте полимеры с помощью протонной ЯМР при дейтетерированной хлороформе. Интегрируйте полученные протонные спектры ЯМР, чтобы определить степень реакции.

Из-за относительно низкой растворимости и высокой полидисперсности большинства терполимеров, растворяют каждый полимер в дихлорметане при высокой концентрации 75 миллиграммов на миллилитр. Затем удалите частицы из растворимой части с помощью 0,45-микрон гидрофобного фильтра. Проанализируйте образцы с помощью хроматографии пронизывания геля с помощью дихлорметана в качестве элюента, двух столбцов MesoPore в последовательности и детектора рефракционного индекса для анализа.

Определите средний и средний вес молекулярного веса на основе кривой калибровки полистирола стандартов. Для изучения тепловых свойств заполните алюминиевые кастрюли 30-50 миллиграммами каждого полимера, обеспечивая достаточное количество образцов, чтобы адекватно различить температуру перехода стекла от полученных термограмм. Сканирование образцов и получить значения термограммы от второго сканирования.

Для исследований растворимости, весят около 150 миллиграммов каждого полимера в предварительно взвешенный флакон, и растворяются в дихлорметане, чтобы достичь концентрации 75 миллиграммов на миллилитр. Через восемь часов удалите растворимую часть и два раза промойте нерастворимую часть дихлорметаном. Высушите оставшийся нерастворимый образец в духовке в течение 10 минут, чтобы удалить оставшийся растворитель.

После охлаждения флакона до комнатной температуры, взвесить его, и рассчитать процент solubility путем определения разницы в стартовом и окончательном весах. Поли (S-divinylbenzene)был синтезирован с использованием высоких температур, чтобы инициировать расщепление кольца серы радикалов, которые затем инициировать полимеризацию с divinylbenzene. Динамические серные связи в поли (S-divinylbenzene) могут быть использованы для инициирования полимеризации с дополнительными мономерами при гораздо более низких температурах.

Оценивались монофункциональные и дифункциональные виниловые и allyl-мономеры, и все они были успешно полимеризованы, что подтверждается ЯМР. Содержание мономеров для всех полимеризаций отслеживалось в течение 48 часов. Контрольные реакции были выполнены для определения роли поли (S-divinylbenzene) по сравнению с серой в полимеризации.

Продукты были исследованы протонной ЯМР и ТЛК для изучения изменений в структуре полимера, мономерного включения, а также для определения того, была ли полностью включена сера. Различные полимеризации были проведены для изучения полимерной структуры поли (S-divinylbenzene)CDE. Как повышенное содержание серы, так и добавление CDE привели к снижению температуры перехода стекла.

После первоначального снижения молекулярного веса, добавление CDE привело к общему увеличению длины цепи. Максимальная солубомоемость была достигнута для поли (s-divinylbenzene)синтезированный с 40%-50%серной. Добавление CDE привело к снижению полимерной солуства.

При высокосернистой поли (S-divinylbenzene) наблюдалась низкая солубродство, но включение CDE существенно улучшило слугот. Разработка полимеризации без растворителя, которая происходит при значительно более низких температурах, чем сообщалось ранее, расширяет диапазон мономеров, которые могут быть включены в полисульфиды. Это может открыть двери для новых приложений, или позволить материалам быть лучше с учетом желаемой функции.

Небольшое количество газа производится во время синтеза поли (сера-дивинилбензен)Флаконы должны быть заполнены только наполовину полный, чтобы предотвратить накопление давления. Образцы должны быть вентилируемые до удаления их из капота, чтобы убедиться, что газ не вдыхается.