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Chemistry

La preparazione e la proprietà di Thermo-reversibile reticolato Chimica Gomma Via Diels-Alder

Published: August 25, 2016 doi: 10.3791/54496
Automatic Translation
1,2, 1, 1
1Department of Chemical Engineering, University of Groningen, 2Dutch Polymer Institute (DPI)

Abstract

è dimostrato un metodo per l'utilizzo di Diels Alder chimica termo-reversibili come strumento di cross-linking per i prodotti in gomma. In questo lavoro, una gomma etilene-propilene commerciale, innestati con anidride maleica, è termo-reversibilmente reticolato in due fasi. Le porzioni anidride pendenti in primo luogo sono modificati con furfurylamine innestare gruppi furano alla spina dorsale in gomma. Questi gruppi furano sospensione sono poi reticolati con una bis-maleimide tramite una reazione di coupling Diels-Alder. Entrambe le reazioni possono essere eseguite in una vasta gamma di condizioni sperimentali e possono essere facilmente applicate su larga scala. Le proprietà del materiale delle conseguenti Diels-Alder gomme reticolate sono simili a un etilene / propilene / diene gomma (EPDM) di riferimento perossido di cured. I legami incrociati rompono a temperature elevate (> 150 ° C) tramite la reazione di retro-Diels-Alder e possono essere riformati mediante ricottura termica a temperature più basse (50-70 ° C). La reversibilità del sistema è stato dimostrato ingegnoh spettroscopia infrarossa, prove di solubilità e proprietà meccaniche. Riciclabilità del materiale è stato anche mostrato in modo pratico, vale a dire, tagliando un campione reticolato in piccole parti e di compressione li stampaggio in nuovi campioni visualizzazione proprietà meccaniche comparabili, che non è possibile per le gomme convenzionalmente reticolati.

Introduction

Zolfo vulcanizzazione e perossido di polimerizzazione sono attualmente i principali tecniche industriali reticolanti nell'industria della gomma, ottenendo irreversibili legami incrociati chimiche che impediscono ritrattamento melt. 1, 2 A 'culla alla culla' approccio riciclare gomme reticolate richiede un materiale che comporta gomme simili permanentemente reticolato a condizioni di servizio, pur avendo la lavorabilità e completa riciclabilità di un termoplastico ad alte temperature. Un approccio per realizzare tale riciclabilità utilizza reti gommose con reversibili legami incrociati che rispondono ad uno stimolo esterno, come la temperatura (più fattibili dal punto di vista di future applicazioni industriali). 3-5 La formazione di questi legami incrociati relativamente bassa service temperature è necessaria per il buon comportamento meccanico della gomma, mentre la loro scissione a temperature elevate (simili a temperatura di lavorazione non reticolato composto originale) consente reCycling del materiale.

Alcuni materiali specifici possono essere reversibilmente reticolato facendo uso di cosiddette reti covalenti dinamiche attraverso reazioni di policondensazione 6 o dalla cosiddetta topologia di rete reversibile congelamento tramite reazioni di transesterificazione. 7-9 Lo svantaggio di questi approcci è la necessità di progettare e sintetizzare nuovi polimeri, piuttosto che modificare esistenti, gomme commerciali che hanno già le proprietà desiderate. Tecniche per termo-reversibile gomme cross-link di coinvolgere legami idrogeno, interazioni ioniche e legame covalente, come attraverso riarrangiamenti disolfuro termo-attivato. 10-13 Recentemente, cross-linking tramite Diels-Alder (DA) la chimica è stato sviluppato termo-reversibili. 14 -21 dA chimica può essere applicata a una vasta gamma di polimeri e rappresenta una scelta popolare, in particolare poiché la reazione dA permette cinetiche relativamente veloci e condizioni di reazione blande. 17, 22-24 Thtemperature EIR accoppiamento basso e alto disaccoppiamento rendono furano e ottimi candidati Maleimide di polimeri reversibili cross-linking. 18-20, 25-28

Lo scopo del presente lavoro è di fornire un metodo per l'uso di DA chimica come strumento di reticolazione termo-reversibile per un prodotto industriale di gomma (Figura 1). 5 Primo, la reattività di elastomeri idrocarburici saturi, quali etilene / propilene (EPM), deve essere aumentata. Un esempio commercialmente rilevante che facilita questo è l'innesto radicali liberi perossidi avviato di anidride maleica (MA). 29-34 secondo luogo, un gruppo furano può essere innestato un tale gomma EPM maleated inserendo furfurylamine (FFA) in anidride pendente per formare un immide. 35, 36 Infine, le frazioni furano che sono quindi collegati al backbone gomma può quindi partecipare termo-reversibili chimica dA come diene ricco di elettroni. 25, 37 l'elettrone-poo bis-maleimmide (BM) è un dienofilo adatto per questa reazione di reticolazione. 19, 26, 38

Figura 1
Figura 1. Schema di reazione. Innesto furano e bismaleimide reticolazione della gomma EPM-g-MA (ristampato con il permesso di 5). Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

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Protocol

1. Gomma modifica

  1. Preparare la EPM maleated (EPM-g-MA, 49% in peso di etilene, 2,1% in peso MA, Mn = 50 kg / mol, PDI = 2.0) in gomma e furfurylamine (FFA) prima di iniziare l'esperimento, come indicato nei passaggi 1.1.1 1.1.4. 5
    1. Essiccare la gomma EPM-g-MA in stufa sotto vuoto per un'ora a 175 ° C per convertire presente di-acido in anidride. 11
    2. stampo a compressione dello 0,1 mm film gomma spessa in una pressa a caldo per 10 min a 150 ° C e 100 bar.
    3. Registrare un spettro infrarosso trasmissione della pellicola risultante dopo il suo inserimento in un supporto tablet KBr.
      NOTA: La conversione del idrolizzato di-acido in anidride è completa se il tipico picco dell'acido carbossilico ( Equazione = 1.710 centimetri -1) è assente e la caratteristica di picco anidride ciclica ( Equazione = 1.856 cm -1 5
    4. Utilizzando vetreria distillazione standard distillare 2,8 g FFA (punto di ebollizione = 145 ° C, 28,9 mmol; 3,0 eq base al contenuto MA in EPM-g-MA.) A pressione atmosferica.
  2. Preparare una soluzione di gomma 10 wt% pesando 45,0 g di gomma EPM-g-MA (9.6 mmol MA) e sciogliendolo in 500 ml di tetraidrofurano (THF) a 23 ° C in un contenitore chiuso sotto vigorosa agitazione.
  3. Aggiungere 2,8 g distillata di fresco FFA alla soluzione di gomma 10% in peso.
  4. Mescolare la miscela di reazione in un sistema chiuso a 23 ° C per almeno 1 ora.
  5. Precipitare la miscela di reazione versandolo lentamente in un dieci volte (5 L) di acetone sotto agitazione meccanica, ottiene il prodotto polimerico come fili bianchi che sono facilmente ripescato del becher usando pinzette grande.
  6. Essiccare il prodotto raccolto (EPM-g-furano) fino a peso costante in un forno sotto vuoto a 35 ° C (questo richiede circa 1 giorno).
  7. Compressione muffa la risultante, slightly prodotto giallastro in uno stampo tra due piastre di metallo in una pressa a caldo per 10 min a 175 ° C e 100 bar per convertire il prodotto intermedio acido maleammico nel prodotto immide.
  8. Tagliare la placca risultante della gomma in piccoli pezzi (0,05 g) con le forbici e lavarle accuratamente immergendole in acetone per rimuovere ogni FFA non ha reagito.
  9. Registrare una trasmissione spettro infrarosso del prodotto in un supporto tablet KBr dopo stampaggio a compressione in film spesso ± 0,1 mm. 5
    NOTA: L'assenza di qualsiasi residuo ammide-acido può dedurre dall'assenza di un picco a 1530 cm -1 39, 40 L'indicazione più illustrativa per la modifica riuscita sono la scomparsa quasi completa. Equazione a 1856 cm-1 dell'anidride e la comparsa di Equazione a 1.710 cm -1e il CN stiramento vibrazioni ( Equazione = 1378 centimetri -1) della maleimide.
  10. Determinare la conversione reazione di EPM-g-MA per EPM-g-furano dalla diminuzione di assorbanza del C = O vibrazione simmetrica tratto di gruppi di anidride ( Equazione = 1.856 cm -1), integrando le aree sotto le singole) picchi infrarossi (FT-IR dopo deconvoluzione (R 2> 0.95). 5
    NOTA: Il metil forti vibrazioni ( Equazione = 723 cm -1), provenienti dal backbone EPM, rimane invariato in caso di modifica e possono essere utilizzati come riferimento interno.
  11. Determinare le conversioni di modifica eseguendo Analisi elementare (EA) per N, C e H sui campioni di gomma lavati e asciugati. 5
    NOTA:I contenuti molari possono essere derivate dalle percentuali di massa misurati. Il contenuto di azoto molare EPM-g-furano è uguale a quella dei gruppi furano innestati. La conversione può essere calcolato confrontando il rapporto molare fra monomero MA innestate con i monomeri non innestate EPM nel precursore EPM-g-MA (7,69 x 10 -3) con il rapporto molare N: EPM della EPM-g- campione di furano.
  12. Misurare la durezza Shore A dei campioni stampati a compressione di almeno 10 volte la pressione di un durometro su un campione di gomma, che copre l'intera superficie cilindrica del durometro. 5
    NOTA: I campioni con uno spessore di 2 ± 0,1 mm a dovrebbero essere utilizzati per queste prove.
  13. Misurare l'allungamento (a rottura) e il carico di rottura eseguendo prove di trazione su campioni di circa 1 mm di spessore e 5 mm di larghezza con una lunghezza morsetto di 15 mm ed una velocità di deformazione di 500 ± 50 mm / min. Determinare il modulo di Young dalla pendenza iniziale dei stres risultanticurve s-deformazione.
    NOTA: per ogni misurazione, di prova di 10 campioni e di escludere due valori anomali con il più alto ed i valori più bassi.
  14. Determinare il compression set a 23 ° C mediante compressione campioni cilindrici con uno spessore di 6 ± 0,1 mm (t 0) e un diametro di 13 ± 0,1 mm tra di piastre metalliche a 3/4 th del loro spessore iniziale (t n) per 70 hr, lasciarli rilassarsi a 50 ° C per ½ ora e misurare lo spessore (t i).
    NOTA: Il valore di compression set può essere determinata da (t 0 -t i) / (t 0 -t n).

2. Diels-Alder cross-linking e ritrattamento

  1. Prima dell'esperimento, sintetizzare il bismaleimide alifatico (BM) da didodecylamine ed anidride maleica (MA) secondo una procedura riportata. 41
  2. Pesare 40,0 g di EPM-g-furano in gomma (8.6 mmol contenuti furano) e 0,04 g fenolico anti-oxidant (ottadecil-1- [3,5-di-t-butil-4-idrossifenil] propionato) e dissolvere in un grande bicchiere chiuso con 500 ml di THF a 23 ° C.
  3. Aggiungere 1,48 g del bismaleimide alifatico (4,3 mmol, 0,5 eq. In base al contenuto in furano EPM-g-furano) per becher con la soluzione al 10% in peso.
  4. Mescolare la miscela di reazione per almeno 1 ora a 50 ° C nel contenitore chiuso, quindi rimuovere il tappo per aprire il sistema per evaporare il solvente. L'evaporazione del THF può anche essere eseguita utilizzando un evaporatore rotante.
  5. Essiccare il prodotto raccolto a peso costante in un forno sotto vuoto a 35 ° C.
  6. Compressione muffa il prodotto per 30 minuti a 175 ° C e 100 bar.
  7. Ricuocere il prodotto ottenuto depositandolo in stufa a 50 ° C per almeno tre giorni.
  8. Tagliare la placca risultante della gomma in piccoli pezzi (0,05 g) con le forbici e lavarle accuratamente immergendole in acetone per rimuovere tutti i componenti che non hanno reagito e della muffa di compressione in un 0,1 mm di spessore film.
  9. Registrare uno spettro infrarosso trasmissione della pellicola risultante in un supporto tablet KBr, utilizzando lo stesso set-up come descritto per 1.9.1. 5
  10. Determinare la conversione di reticolazione da una relativa diminuzione del COC vibrazioni tratto simmetrica degli anelli furano ( Equazione = 1013 centimetri -1) come descritto in 1.10. 5
  11. Determinare la conversione reticolazione eseguendo EA per N, C e H sui campioni di gomma lavato e essiccato. 5
  12. Determinare la durezza Shore A, il modulo di Young, l'allungamento a rottura, carico di rottura e compression set a 23 ° C nello stesso modo descritto in 1,12-14.
  13. Rielaborare i campioni dopo test tagliandoli in piccoli pezzi con le forbici (± 50 mm 3) e stampaggio a compressione questi alle stesse condizioni in nuovi, campioni omogenei con le stesse dimensioni.

  1. Scaldare un miscelatore discontinuo interna a 70 ° C e lasciarla ruotare a 50 rpm.
    NOTA: Un passo condizionamento iniziale svuotando la camera con azoto offre un migliore controllo dei processi di reticolazione.
  2. Feed 18,1 g di ENB-EPDM (48% in peso di etilene, 5,5% in peso ENB) al miscelatore discontinuo interna per raggiungere un fattore di riempimento del 70% e miscelare per 2 minuti per ottenere una massa fusa omogenea.
  3. Feed 1.25 phr di perossido di (terz-butilperossi-isopropil) benzene) o 1,88 phr di un 80% puro, standard, semi-efficiente sistema di vulcanizzazione di zolfo e mescolare con la gomma per 3 minuti a 70 ° C.
  4. Compressione stampo composto risultante in una pressa a caldo per 30 minuti a 175 ° C e 100 bar per curare esso.
  5. Determinare la durezza Shore A, il modulo di Young, l'allungamento a rottura e il massimo di compressione resistenza alla trazione impostata nello stesso modo come descritto nel 1,12-14.

4. Cross-link Determinazione della densità

  1. Tagliare un pezzo di modellato compressione, di gomma reticolata di circa 50 mg con le forbici.
    1. Determinare il peso iniziale del campione di gomma appunto per pesata in una fiala di vetro da 20 ml (W 0).
    2. Immergere la gomma pesato in 15 ml di decalina.
  2. Sia la gomma si gonfiano in decalina fino suo peso non aumenta più e l'equilibrio gonfiore è raggiunto (circa 3 giorni).
  3. prendere con cautela il campione gonfio dal flaconcino e tamponare accuratamente la superficie con un panno di carta per rimuovere qualsiasi solvente dalla superficie senza schiacciarla.
  4. Pesare il campione di gomma gonfia in una nuova fiala del campione (W 1).
  5. Essiccare il campione gonfia in stufa da vuoto a 80 ° C fino a peso costante e determinare il peso secco del campione (W 2).
  6. Ottenere il contenuto di gel da W 2 / W 0 x 100%
  7. Determinare il cross-Densità collegamento ([XLD] in mol / cm 3) usando l'equazione di Flory-Rehner 42, 43, [XLD] = (ln (1-V R) + V R + χV R 2) / (2V S (0.5V R -V R 1/3)) con V S il volume molare del solvente (decalina: 154 ml / mol a 23 ° C), il parametro χ interazione (decalina-EPDM: 0,121 + 0.278V R 44) e V R del frazione di volume di gomma in campioni gonfio che può essere determinato da W 2 / (W 2 + (W 1 -W 2) ∙ ρ EPM-g-furano / ρ decalina) con le densità (P) essendo 860 kg / m 3 per EPM-g-furano e 896 kg / m 3 per decalina rispettivamente.

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Representative Results

La modifica riuscita dei EPM-g-MA in EPM-g-furano e reticolazione con il bismaleimide è mostrato dalla trasformata di Fourier spettrometria all'infrarosso (FTIR) (Figura 2). La presenza di gruppi furano nel prodotto EPM-g-furano può dedurre dalla scissione del picco CC alifatico allungamento ( Equazione = 1.050 cm -1) in due picchi furano ( Equazione = 1.073 cm -1 e Equazione = 1.013 cm -1), l'aspetto del C = C furano stiramento vibrazioni ( Equazione = 1.504 cm -1) e della vibrazione deformazione a 599 cm -1. 15, 37, 37 L'anello furano si estende picchi a 1.436 e 1.345 cm -1 non può non essere observed come sono nascoste dalle grandi sovrapposizione CH 2 -vibrations della spina dorsale di gomma a 1.450 cm -1 e 1350 cm -1. 15 L'incorporazione della BM si evince dalla comparsa di Equazione a 1.190 cm -1 e delle bande Succinimide caratteristici ( Equazione = 1.385 cm -1, Equazione = 1.311 cm -1 e Equazione = 620 cm -1). 45, 46 L'assorbimento furan-correlati ( Equazione ) Diminuisce upon reticolazione e la Equazione banda carbonilica aumenta a causa di un secondo assorbimento intorno 1,770 cm -1 che viene attribuito al ring succinimmide risultante dalla cicloaddizione. 25

FTIR e analisi elementare sono stati usati per determinare le conversioni di modifica e cross-linking (Tabella 1). Le conversioni FT-IR e EA sono stati usati per determinare la densità di reticolazione del DA reticolato EPM-g-furano, che è risultata essere 1,8 x 10 -4 ± 3 x 10 -5 moli / cm 3. Secondo gonfiarsi test (protocollo 4), il contenuto di gel di tutti i campioni reticolati era approssimativamente 100% e la densità di reticolazione del DA reticolato EPM-g-furan stato 2,1 x 10 -4 ± 2 x 10 - 5 mol / cm 3. Le densità cross-link del sistemi di riferimento EPDM solforati e perossido-cured sono risultate rispettivamente 1,7 x 10 -4 ± 6 x 10 -6 e 1,8 x 10 -4 ± 8 x 10 -6 moli / cm 3, rispettivamente, .

t "fo: keep-together.within-page =" 1 "> figura 2
. Figura 2. assorbimento spettri FT-IR spettri di sinistra: EPM-g-MA (rosso) e modificato EPM-g-furano (nero) e destra: la non-reticolato EPM-g-furano (nero) e il Diels-Alder reticolato EPM-g-furano (blu) (ristampato con il permesso di 5). clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

% in peso N % in peso C wt% H Conversione FT-IR (%) Conversione EA (%)
EPM-g-MA <0,01 84.7 14.3 -
EPM-g-furano 0.3 84,8 14.2 96 93
DA reticolato EPM-g-furan 0.4 84.2 14 72 80

Tabella 1. conversioni di reazione. I risultati di Analisi elementare e FT-IR (adattato con il permesso di 5).

La de-reticolazione del prodotto DA reticolato EPM-g-furano è seguita trasmissione FT-IR (figura 3). Alcuni picchi furano caratteristici come e rispettivamente 1.504 e 1.013 cm -1 diminuzione upon ricottura termica a 50 ° C e aumenta dopo stampaggio a compressione a 175 ° C. Ciò indica che reticolazione e de-reticolazione avviene tramite una reazione DA reversibile tra i gruppi furano innestatee le BM agenti reticolanti aggiunto. 47 Prove di solubilità sono un metodo più pratico per osservare gli effetti di reticolazione e de-cross-linking. EPM-g-furano è solubile in decalina (5% in peso) a 23 ° C. Lo stesso materiale reticolato con BM è chiaramente insolubile nelle stesse condizioni. Thermo-reversibilità della reazione di reticolazione è stato mostrato sciogliendo il prodotto per 1 ora di riscaldamento a 175 ° C. Infine, un modo pratico per testare rilavorabilità del materiale è macinando o tagliando la gomma reticolata e stampaggio a compressione che a 160 ° C e 100 bar per 30 minuti. Il materiale ritrattato risultante venne riscontrata una densità di reticolazione di 2,0 x 10 -4 ± 2 x 10 -5 moli / cm 3. Quando una gomma EPDM è irreversibilmente reticolato con perossido, remolding i pezzi tagliati nelle stesse condizioni non produce un campione coerente (Figura 4).


Figura 3. FT-IR spettri di assorbimento. Spectra di EPM-g-furano e DA (de / ri) reticolato EPM-g-furano (ristampato con il permesso di 5). Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 4
Figura campioni di gomma 4. rielaborazione. Barre Esempi di gomme thermoreversibly reticolati e zolfo e perossido cured che sono tutti rielaborati nelle stesse condizioni. Si prega di cliccare qui per vedere una versione più grande di questa figura.

La durezza aumenta e il compset ression diminuisce quando si passa dal non-reticolato EPM-g-MA e precursori EPM-g-furano al DA reticolato EPM-g-furano (Figura 5). Ciò indica chiaramente la conversione del polimero viscoso in una rete elastica che si verifica durante la reticolazione. La durezza e la compressione insieme di campioni ritrattati rispettivamente di 44 Shore A e 5% sono paragonabili a quelli dei campioni reticolati DA originale. La durezza e la compressione set di gomme EPDM zolfo e perossido reticolati erano rispettivamente 60 e 61 Shore A e 5% e l'8%. Sebbene questi campioni irreversibilmente reticolati hanno valori di durezza superiori, il compression set è leggermente inferiore ai campioni reticolati DA.

L'allungamento a rottura diminuisce quando va dal EPM-g-MA non reticolato al EPM-g-furan modificato (Figura 6). Questa differenza potrebbe essere spiegata con effetti sinergici del pendente, conjugatcato gruppi furano. 48 loro maggiore rigidità, stabilizzazione π-impilamento e un bassissimo grado di radicali reticolazione tra i furani potrebbe essere sufficiente per ridurre l'elasticità della gomma in una certa misura. I campioni reticolati EPM-g-furan mostrano significativamente più elevati moduli tensili e inferiore allungamento a rottura valori rispetto ai loro precursori non reticolate. Questi moduli ad alta resistenza e basso allungamento sono indicativi per le gomme reticolate. 49, 50 Risulta inoltre che le gomme reticolate riciclati mantengono queste proprietà caratteristiche di gomme reticolate, indicando che queste gomme reticolate possono essere rimodellati o rielaborati , indipendentemente dal loro alto modulo e basso allungamento. La mediana curve sforzo-deformazione mostrano anche che la gomma termo-reversibilmente, DA reticolato, prima e dopo ritrattamento, rese a maggiori sollecitazioni e deformazioni inferiori rispetto loro non reticolati EPM-g-MA e EPM-g-furan precursori. Questa distinzione è illustra tivo per il diverso comportamento di gomme reticolate e non reticolate come illustrato dagli esempi EPDM perossido e zolfo guarito. 51, 52 Questi perossido e campioni di riferimento zolfo polimerizzato sembra avere leggermente superiori moduli di Young rispetto alla trasversale DA gomme collegato anche se sono stati misurati ad avere simili cross-link di densità. La resistenza alla trazione e l'allungamento a rottura dei campioni reticolati DA tuttavia, sono almeno altrettanto buono come quelli del perossido e zolfo campioni vulcanizzati.

Figura 5
Figura 5. La durezza e compression set. Risultati per gomme EPDM non reticolata EPM-g-MA e EPM-g-furano, DA reticolato EPM-g-furano e irreversibilmente solforati e perossido stagionati. Le barre di errore rappresentano le deviazioni standard (ristampato con il permesso di 5).carico / 54496 / 54496fig5large.jpg "target =" _ blank "> Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 6
Figura 6. prova di trazione. Risultati per EPM-g-MA (1), EPM-g-furano (2), DA reticolato EPM-g-furano (3) e rielaborati, DA reticolato EPM-g-furan (4) insieme solforati (5) e peroxide- (6) EPDM guarito. grafici mediani sforzo-deformazione (a sinistra) e il modulo corrispondente di Young, resistenza alla trazione e allungamento a rottura (a destra). Le barre di errore rappresentano le deviazioni standard. (Ristampato con il permesso di 5) Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

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Discussion

Una gomma EPM-g-MA commerciale era reversibile termo-reticolato in un semplice approccio in due fasi. La gomma maleated è stato modificato con FFA di innestare gruppi furani sulla spina dorsale di gomma. I furani in attesa risultanti mostrano reattività come dieni Diels-Alder. Un alifatico BM è stato usato come agente di reticolazione, risultando in un ponte termico reversibile tra due porzioni furano. Entrambe le reazioni hanno avuto successo con buone conversioni (> 80%) secondo spettroscopia infrarossa, analisi elementare. La reticolazione è stato mostrato da gonfiore e prove di solubilità, ottenendo un contenuto di gel di 100%.

Per il buon esito del protocollo descritto, è fondamentale che i singoli componenti sono preparati con cura. Purtroppo, la preparazione di gomme reworkable facendo uso del metodo qui descritto non consente facile upscaling a grandi quantità. Sebbene non altri metodi di preparazione di questo prodotto in gomma reworkable sono stati described in letteratura, una analogia con il noto innesto a radicali liberi di anidride maleica su gomma EPM può essere disegnato in proposito. 32 Melt modifica della gomma è un promettente alternativa che non richiede un solvente, purificazione intermedio o essiccazione passi e può essere eseguito su apparecchiature commerciali come mixer fondersi o estrusori. La produzione di una gomma tale reworkable sarebbe molto più tempo e costo efficiente se dovesse essere eseguito attraverso l'elaborazione melt. D'altra parte, il metodo descritto consente un maggiore controllo della reazione e un prodotto finale più ben definita.

Ad un livello più generale del confronto tra l'attuale approccio verso gomme reworkable e altri approcci riciclaggio (ad esempio, devulcanization), si deve rilevare che i materiali devono essere modificate prima reticolazione e che i formati legami incrociati sicuro relativamente basse temperature (> 180%). Tuttavia, questo approccionon permettere la produzione di un prodotto di gomma riciclabile "culla alla culla" mentre la riciclabilità delle gomme devulcanized è fortemente limitata fino al riuso delle poche percentuali in combinazione con componenti vergini. 54, 55

I cross-link di densità del DA reticolato EPM-g-furano come determinato dal FT-IR e EA corrispondono a quelli determinati da prove onde. I valori risultanti sono caratteristici per le reti, gommose vagamente cross-linked e corrispondono alle tipiche densità trasversale di collegamento di zolfo e perossido guarito gengive EPDM (1-5 x 10 -4 mol / cm 3) riportati in letteratura. 53, 54 La densità di reticolazione dei campioni reticolati dA è paragonabile a quelli di riferimenti EPDM solforati e perossido cured, consentendo un confronto delle proprietà.

Infine, la durezza Shore A, Young's modulo, allungamento a rottura, carico di rottura e compressione impostato tutto indicatall'e la trasformazione di un polimero viscoso in una rete di gomma elastica dopo l'aggiunta di BM. Queste proprietà meccaniche corrispondono a quelle dei campioni di zolfo e riferimenti perossido-curata e sono stati mantenuti dopo la rielaborazione gomma termo-reversibile reticolato. Ritrattamento del materiale è stata effettuata per 5 volte senza alcuna perdita significativa di proprietà.

I risultati presentati forniscono un nuovo percorso per la (reversibile) reticolazione (EPM) gomme tramite una (retro) reazione di Diels-Alder, che integra la cassetta degli attrezzi di riciclaggio di gomma. Essi spianano la strada verso l'applicazione di tali strategie cross-linking (e la riciclabilità questi potrebbero comportare) per una varietà di prodotti in gomma.

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
ENB-EPDM LANXESS Elastomers B.V. Keltan 8550C
EPM-g-MA LANXESS Elastomers B.V. Keltan DE5005 Vacuum oven for one hour at 175 °C
furfurylamine Sigma-Aldrich F20009 Freshly distillated before use
di-dodecylamine Sigma-Aldrich 36784
maleic anhydride Sigma-Aldrich M0357
octadecyl-1-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate Sigma-Aldrich 367079
bis(tert-butylperoxy-iso-propyl) benzene Sigma-Aldrich 531685
tetrahydrofuran Sigma-Aldrich 401757
decalin Sigma-Aldrich 294772
acetone Sigma-Aldrich 320110

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References

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La preparazione e la proprietà di Thermo-reversibile reticolato Chimica Gomma Via Diels-Alder
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Polgar, L. M., van Duin, M., Picchioni, F. The Preparation and Properties of Thermo-reversibly Cross-linked Rubber Via Diels-Alder Chemistry. J. Vis. Exp. (114), e54496, doi:10.3791/54496 (2016).

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