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Anionic Chain-Growth Polymerization: Overview

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The polymerization process that involves carbanion as an intermediate is called anionic polymerization. It is also a type of addition or chain-growth polymerization. Anionic polymerization gets initiated by a strong nucleophile such as an organolithium or a Grignard reagent. The most commonly used initiator for anionic polymerization is butyl lithium. Monomers involved in anionic polymerization must possess a vinyl group bonded to one or two electron-withdrawing groups. For instance,...
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Radical Chain-Growth Polymerization: Overview

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Network Covalent Solids

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Network covalent solids contain a three-dimensional network of covalently bonded atoms as found in the crystal structures of nonmetals like diamond, graphite, silicon, and some covalent compounds, such as silicon dioxide (sand) and silicon carbide (carborundum, the abrasive on sandpaper). Many minerals have networks of covalent bonds.
To break or to melt a covalent network solid, covalent bonds must be broken. Because covalent bonds are relatively strong, covalent network solids are typically...
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Cationic Chain-Growth Polymerization: Mechanism

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The cationic polymerization mechanism consists of three steps: initiation, propagation, and termination. In the initiation step of the polymerization process, the π bond of a monomer gets protonated by the Lewis acid catalyst, which is formed from boron trifluoride and water. The protonation of the π bond generates a carbocation stabilized by the electron‐donating group. In the propagation step, the π bond of the second monomer acts as a nucleophile and attacks the...
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Redes adaptativas iónicas covalentes ligadas al espiroborato con capacidad de procesamiento rápido y reciclado en

Hongxuan Chen1, Yiming Hu1, Chaoqian Luo2

  • 1Department of Chemistry, University of Colorado Boulder, Boulder, Colorado 80309, United States.

Journal of the American Chemical Society
|April 14, 2023
PubMed
Resumen

Los investigadores desarrollaron nuevas redes adaptables iónicas covalentes (ICAN) utilizando la química del espiroborato. Estos materiales ofrecen una rápida capacidad de reprocesamiento y reciclaje en circuito cerrado, lo que demuestra el potencial para el desarrollo sostenible de polímeros.

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Área de la Ciencia:

  • Química de los polímeros
  • Ciencias de los materiales
  • Química supramolecular

Sus antecedentes:

  • Las redes adaptables covalentes (CAN, por sus siglas en inglés) combinan la resistencia termoestable con la reprocesabilidad termoplástica.
  • Los enlaces covalentes dinámicos permiten que las CAN se remodelen bajo estímulos externos.
  • Los polímeros iónicos (iónomos) poseen propiedades únicas debido a los grupos iónicos.

Objetivo del estudio:

  • Introducir las primeras redes iónicas covalentes adaptables (ICAN) basadas en columnas vertebrales con carga negativa.
  • Explorar la capacidad de reprocesamiento y reciclaje de estas nuevas ICAN.
  • Demostrar la utilidad de la química espiroborada en la creación de enlaces iónicos dinámicos.

Principales métodos:

  • Síntesis de dos ICAN con diferentes composiciones de la columna vertebral utilizando la química del espiroborato.
  • Evaluación de la reprocesabilidad mediante el calentamiento de muestras fracturadas mecánicamente.
  • Evaluación de la reciclabilidad química mediante tratamiento ácido para recuperar los monómeros.

Principales resultados:

  • Los ICAN sintetizados exhibieron una rápida reprocesabilidad a 120 °C en 1 minuto, con casi el 100% de recuperación de las propiedades mecánicas.
  • El reciclaje químico en circuito cerrado se logró utilizando ácido clorhídrico diluido a temperatura ambiente, obteniendo monómeros en cantidades casi cuantitativas.
  • Los enlaces de espiroborato demostraron ser efectivos como enlaces cruzados iónicos dinámicos para los termofijos de ionómero.

Conclusiones:

  • La química del espiroborato permite la creación de termofilamentos de ionómero reprocesables y reciclables (ICAN).
  • Estas ICAN ofrecen una ruta prometedora hacia materiales sostenibles con un rendimiento mejorado y opciones de fin de vida.
  • Las ICAN desarrolladas representan un avance significativo en el campo de las redes dinámicas de polímeros.