化学的にリサイクル可能なポリマーの開発のために,溶融環サイクロクテンの構造-ポリメリゼーション熱力学関係を理解する
Junfeng Zhou1, Devavrat Sathe1, Junpeng Wang1
1School of Polymer Science and Polymer Engineering, The University of Akron, Akron, Ohio 44325, United States.
Journal of the American Chemical Society
|January 5, 2022
まとめ
化学的にリサイクル可能なポリマーは 持続可能な解決策です この研究では,サイクロオクテンの単体体における融合リングがポリメリゼーション熱力学にどのように影響し,循環材料の使用のための調整可能な脱ポリメリゼーションを可能にするかを調査しています.
科学分野:
- ポリマー化学
- 材料科学
- 持続可能な化学
背景:
- ポリマーの化学リサイクルは プラスチックの持続可能性の課題に取り組むための鍵です
- リサイクル可能なポリマーを設計するには,ポリメリゼーションとデポリメリゼーションのモノマー構造-熱力学関係を理解する必要があります.
- 溶融リングのサイクロオクテンのモノメアは,化学的リサイクルにおけるその可能性について調査されています.
研究 の 目的:
- 溶融リングを持つサイクロオクテンのモノメアの構造-ポリメリゼーション熱力学関係を調査する.
- 溶融した環構造がポリメリゼーションエンタルピーとエントロピーをどのように影響するかを決定する.
- 代替物のデポリメリゼーション行動と結果のポリマーの熱力学的性質への影響を評価する.
主な方法:
- 溶融されたトランス・サイクロブタン,トランス・サイクロペンタン,およびトランス・5基のサイクルアセタルによるサイクロオクテンの単体合成と特徴付け.
- エンタルピーとエントロピーの変化を決定する技術を用いたポリメリゼーションの熱力学分析.
- 様々なモノマー濃度で天井温度 (Tc) を測定する.
- ゲミナル置換剤が溶けたサイクルアセタルモノマーに及ぼす影響の調査.
主要な成果:
- シクロオクテンのモノマーに4つまたは5つを融合させたリングは,リングの緊張を軽減します.
- ポリメリゼーションのエンタルピー変化は -2.1 から -3.3 kcal mol-1である.
- 天井温度は,低エントロピー変化 (−2.7〜−5.0 kcal−1) により,幅広い範囲 (330680 °C) をカバーしています.
- 周期性アセタル溶融サイクロクテンの遠隔ゲミナル置換剤は,天井温度を ~300 °C に大幅に低下させる.
結論:
- シクロオクテンのモノマーにおける溶融リングの構造は,ポリメリゼーション熱力学と天井温度に大きな影響を与える.
- 観察されたリモート・ジェム・ディスブスティチュエント効果は,デポリメリゼーションとポリマーの特性を強化するための戦略を提供します.
- これらの発見は,循環型経済のための次世代の化学的にリサイクル可能なポリマーの設計に寄与します.
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