私密直播全婐app免费大渔直播,国产av成人无码免费视频,男女同房做爰全过程高潮,国产精品自产拍在线观看

搜索:  
北京化工大學曹鵬飛教授 CCS Chem.:氯化溶劑猝滅解聚合成動態(tài)高分子
2022-10-23  來源:高分子科技

  動態(tài)高分子因其再加工能力和損傷后的自恢復能力,能夠延長材料的使用壽命而備受關注。具有物理化學相互作用的動態(tài)聚合物性能優(yōu)越,在機械強度/延伸性、可回收性、自愈率和效率方面表現(xiàn)出突出,但以有效的方式獲得這種干聚合物仍然是一個挑戰(zhàn)。但它的合成條件嚴苛、反應步驟冗長,使用低成本、高效率的方法制備這種動態(tài)聚合物是目前材料可持續(xù)發(fā)展的研究熱點。目前被報道的文獻中,動態(tài)彈性聚合物聚(TA)的合成通常需要額外的交聯(lián)劑(即雙鍵、離子基等)。利用廉價有機溶劑 (例如氯化溶劑)催化合成多功能的聚合物鮮少報道。



  近日,北京化工大學曹鵬飛教授CCS Chemistry發(fā)表了最新研究性論文“A Novel Dynamic Polymer Synthesis via Chlorinated Solvent Quenched Depolymerization”。本文報道了一種通過有機溶劑淬滅合成的集高拉伸性、自主自愈合性、良好的可回收性、高粘附性和3D打印性于一體的新型動態(tài)高分子。該方法使用天然有機分子硫氰酸(TA),采用氯化溶劑作為催化劑,高溫下能穩(wěn)定端基硫自由基并與帶有它的聚合物鏈發(fā)生反應,防止溫度降低后聚(TA)發(fā)生動力學上的解聚。通過固體核磁共振和第一原理模擬揭示了這種新型合成方法,即溶劑淬滅解聚機理,啟發(fā)其他研究者使用這種獨特的反應機理設計不同的聚合物合成路線。

1.(TA)的合成及反應機理 


TA的動態(tài)結構及DCM相互作用結構示意圖


  TA具有獨特的化學結構包含兩種動態(tài)鍵即共價二硫鍵和非共價氫鍵,在Tm以上受熱開環(huán),形成一個兩端各有一個硫自由基的線性聚合物鏈,冷卻反應混合物由于末端自由基引發(fā)的反環(huán)閉合解聚半結晶的TA發(fā)重組,樣品呈現(xiàn)不透明。末端硫自由基引發(fā)聚(TA)動力學解聚,加入與末端自由基反應的小分子可以阻止聚(TA)解聚,即使在冷卻后也能得到線性聚合物。通過溶劑對比,少量DCM反應單體轉化率相對較高,能生成透明的聚合物膜,DCM是一種常用的低成本有機溶劑,選擇DCM“催化”路線合成的動態(tài)聚合物聚(TA) 


圖2 (a)不同反應時間和(b) DCM比對動態(tài)聚合物合成單體轉化率的影響,(c, d) TA單體()、加熱TA樣品()DCM加熱TA()的固態(tài)13C NMR譜,(e) TA單體和聚(TA)Cl 2p XPS光譜。


  通過探索不同反應時間和氯化溶劑濃度下的動態(tài)聚合反應,得到優(yōu)化反應條件:120 ℃ 30minDCM的摩爾比為0.25:1(9.3 wt.% DCM)。加熱過程中沒有DCM不會在系統(tǒng)中引起化學變化,在DCM存在的情況下,樣品經過相同的加熱過程后,粉末轉化為高粘性液體。在沒有 DCM 的情況下,聚(TA)中的二硫化物容易解離為硫自由基,從而引發(fā)解聚反應。在高溫(125 ℃)下,DCM 分子傾向于強締合并穩(wěn)定聚合物鏈末端的硫自由基。反應性聚合物鏈也可以用 DCM 片段的終止,產生穩(wěn)定的聚(TA)產物。


2.熱機械性能 


(TA)(a) DSC(b) 儲存-損耗模量、(c) 應力應變、(d) 0.1 mm s-1速率下從0%100%應變測量的滯回曲線


  DSC曲線表明,(TA)的低玻璃化轉變溫度對自愈合性質具有重要意義。聚(TA)的分子較短,但流變行為表明聚TA高分子鏈具有強的纏結,表明動態(tài)二硫鍵和氫鍵在聚(TA)的粘彈性性能中起到了重要作用。(TA)的斷裂伸長率 >1000% ,拉伸強度可達0.66MPa,韌性在約4.40MJ·m-3(TA)的機械強度比報道所使用的1,3-二異丙烯苯和另外的 Fe3+-(拉伸強度55kPa)的化學交聯(lián)劑的體系高出了12倍左右。循環(huán)拉伸實驗表明,聚(TA)是一種極具潛力的阻尼材料。


3.TA的多功能性 


4(a) (TA)的高效自愈合性。(b) 自愈前后的聚(TA)拉伸強度測試。(c) (TA)的極佳的可加工性。(d) 動態(tài)鍵交換示意圖。


  聚(TA)在環(huán)境溫度下表現(xiàn)出良好的自愈合行為,并且愈合的網絡僅在5分鐘內恢復其原始伸長性的大約50%,在24小時內恢復到原始的機械拉伸強度。聚(TA)可以很容易在室溫下再加工,切割后的回收材料在在室溫下2小時內達到與原始材料相當?shù)臋C械性能。聚(TA)具有良好的自愈合性和可再加工性,可以顯著延長其在不同應用場合的使用壽命。 


5 (a,b) 制備的聚(TA)與不同襯底(包括鋁、鋼和聚四氟乙烯)的粘接性能。插圖:表示了聚(TA)和聚四氟乙烯之間的表面相互作用。(c) 3D打印機示意圖。(d) 帶有固體填料的3D打印圖案(e) 3D打印章魚,蝴蝶,雪花與固體填料。


  聚(TA)粘接鋁片和鋼片的拉剪強度分別為1.15 MPa1.63 MPa,即使與聚四氟乙烯仍具有優(yōu)良的粘結性,且剪切強度為0.35 MPa。聚(TA)3D 打印的成功演示擴展了潛在的應用。


  他們報道了一種通過自天然衍生分子TA合成動態(tài)聚合物。基于獨特的反應機理,氯化溶劑可以穩(wěn)定末端自由基并與其反應,防止解聚發(fā)生。不同于傳統(tǒng)聚合物合成需要使用大量溶劑,使用微量的溶劑(<10wt.%)就可以得到具有高單體轉化率(>75%)的聚合物。合成的動態(tài)聚合物具有高可回收性、自愈性、良好的粘接性和可3D打印性,機械性能優(yōu)異,延伸率超過1000%,同時具有優(yōu)異的耗能能力,可開發(fā)為阻尼材料,在諸多領域極具吸引力。利用普通有機溶劑--DCM“催化”合成動態(tài)聚合物的策略,以及對這種獨特反應機理的深入了解,可為低成本、高效率地設計多功能聚合物提供新方向。


  原美國能源部橡樹嶺國家實驗室博后研究助理(現(xiàn)Brewer Science 高級研究員,課題組長)朱家鄧博士為論文的第一作者,北京化工大學曹鵬飛教授為唯一通訊作者。曹鵬飛教授課題組招聘編制內副教授,博士后,博士生和碩士生。詳細信息見課題組網站:https://www.x-mol.com/groups/cao_pengfei


  文獻鏈接A Novel Dynamic Polymer Synthesis via Chlorinated Solvent Quenched Depolymerization, Jiadeng Zhu, Sheng Zhao, Jiancheng Luo, Wei Niu, Joshua T. Damron, Zhen Zhang, Md Anisur Rahman, Mark A Arnould, Tomonori Saito, Rigoberto Advincula, Alexei P. Sokolov, Bobby Sumpter and Peng-Fei Cao

  https://doi.org/10.31635/ccschem.022.202202362

版權與免責聲明:中國聚合物網原創(chuàng)文章。刊物或媒體如需轉載,請聯(lián)系郵箱:info@polymer.cn,并請注明出處。
(責任編輯:xu)
】【打印】【關閉

誠邀關注高分子科技

更多>>最新資訊
更多>>科教新聞
主站蜘蛛池模板: 门头沟区| 雷波县| 福海县| 铜川市| 伊吾县| 乃东县| 南平市| 日土县| 庆城县| 克什克腾旗| 清苑县| 莱西市| 镶黄旗| 锡林郭勒盟| 介休市| 肇源县| 汶上县| 天等县| 迭部县| 贵州省| 南漳县| 建宁县| 靖安县| 永康市| 张北县| 称多县| 广宁县| 奉新县| 金阳县| 枣庄市| 乌鲁木齐县| 井冈山市| 哈巴河县| 民权县| 彩票| 五华县| 深泽县| 昭平县| 连城县| 武邑县| 大洼县|