يصف هذا البروتوكول التوليف والتوصيف وإعادة التدوير الكيميائي لنظام بوليمر كيميائي قابل لإعادة التدوير يطور مصباحنا ، والذي نعتقد أن لديه القدرة على مواجهة التحديات المرتبطة بالاستخدام المستدام للبلاستيك. بالمقارنة مع البوليمرات القابلة لإعادة التدوير كيميائيا التي تم تطويرها حتى الآن ، فإن ميزة نظامنا هي أنه يتيح إعادة التدوير الكيميائي للبوليمرات ذات العمود الفقري الهيدروكربوني ، والذي يتمتع باستقرار مائي ممتاز. سيوضح الإجراء Devavrat Sathe و Hanlin Chen ، طلاب الدراسات العليا من مختبري.
للبدء ، أضف أنهيدريد المالئيك ، السيكلوكتادين ، و 150 ملليلتر من الأسيتون الجاف إلى أنبوب الكوارتز. أغلق قارورة الكوارتز بحاجز مطاطي وأدخل إبرة مقاس 6 بوصات متصلة بالنيتروجين على خط شلينك وإبرة نزيف أصغر. حرك المحلول على صفيحة مغناطيسية أثناء غليها بالنيتروجين لمدة 30 دقيقة تقريبا.
بعد ذلك ، قم بإزالة الإبر. جهز المفاعل الضوئي بمصابيح 300 نانومتر ، وضع القارورة فيه ، مثبتة على دعامة رأسية. تأكد من تغطية الجزء العلوي من المفاعل الضوئي بشكل غير محكم وتشغيل مروحة التبريد ومصابيح الأشعة فوق البنفسجية.
بعد التشعيع طوال الليل ، ركز الخليط على روتافاب حتى تتم إزالة معظم المذيب. أضف هلام السيليكا المشبع بنترات القطن والفضة إلى عمود الدوران ، واملأ بقية العمود بهلام السيليكا غير المعالج. أضف قطعة أخرى من القطن ، ولف العمود بورق الألمنيوم ، وقم بتوصيله بالأنابيب على كلا الطرفين.
قم بتوصيل أحد طرفي العمود بمضخة قياس للتداول ، مع خروج قطعة أخرى من الأنابيب من مضخة القياس. ضع أي من طرفي الأنبوب في قارورة مع خليط مذيب ثنائي إيثيل إيثر / هكسان 200 ملم وقم بتدويره لمدة ساعتين لتعبئة العمود بإحكام. تحقق من أي تسرب محتمل.
بعد ذلك ، قم بإذابة مونومر ثنائي ميثيل إستر ، أو M1 ، وميثيل بنزوات في خليط مذيب ثنائي إيثيل إيثر / هكسان في أنبوب كوارتز. تجهيز غرفة التفاعل الضوئي بمصابيح الطول الموجي 254 نانومتر. استبدل القارورة بأنبوب الكوارتز ، وضعها في غرفة التفاعل الضوئي ، واستمر في الدوران تحت التشعيع لمدة 16 ساعة.
بعد إيقاف تشغيل المفاعل الضوئي ، اسحب الأنبوب لأعلى فوق مستوى المحلول وقم بتدويره لمدة 1 ساعة إضافية لتجفيف العمود. قم بتعبئة عمود آخر بطبقة هلام السيليكا في الأسفل وهلام السيليكا المشبع بنترات الفضة في الأعلى. بعد إفراغ عمود الإعارة ، قم بتحميل محتوياته إلى العمود العادي.
جمع الحل من أنبوب الكوارتز والتركيز. أضف هذا المحلول المركز إلى عمود السيليكا. اغسل العمود بخليط مذيب ثنائي إيثيل الأثير / الهكسان لجمع بنزوات الميثيل و M1 ، متبوعا بالغسيل بالأسيتون لجمع مركب الفضة EM1.
بعد إزالة الأسيتون على روتافاب ، أضف مزيجا من 200 مل من DCM و 200 مل من الأمونيا المائية المركزة إلى البقايا وحركه لمدة 15 دقيقة. أضف مونومر السيكلوبوتين المنصهر عبر السيكلوبوتان M2 و crosslinker XL إلى قارورة زجاجية 4 درام. ثم أضف 500 ميكرولتر من ثنائي كلورو ميثان إلى هذا ويذوب باستخدام خلاط دوامة.
أضف محفز Grubbs II ، أو G2 ، إلى هذا وقم بتحريكه يدويا لضمان الذوبان. أضف المحلول إلى قالب polytetrafluoroethylene ، أو PTFE ، بستة تجاويف باستخدام ماصة زجاجية. اسمح للشبكة بالمعالجة في درجة حرارة الغرفة لمدة 24 ساعة ثم عند 6 درجات مئوية لمدة 24 ساعة.
قم بإزالة العينة بعناية من القالب واغمر العينة في قارورة سعة 20 ملليلتر مع حوالي 5 ملليلتر من إيثيل فينيل إيثر لمدة 4 أثير. ضع العينة المحضرة في كشتبان السليلوز ثم ضعها في جهاز استخراج Soxhlet. ضع مستخرج Soxhlet على قارورة مستديرة القاع سعة 500 مل مع 250 ملليلتر من الكلوروفورم وضعها في حمام زيت.
قم بتوصيل مكثف بالجزء العلوي من مستخرج Soxhlet واترك المذيب يرتد لمدة 14 ساعة تقريبا. أخرج العينة من الكشتبان ، وضعها على قطعة من المنشفة الورقية الموضوعة على سطح نظيف ، وقم بتغطيتها ، واترك المذيب يتبخر في ظل الظروف المحيطة لمدة 6 ساعات تقريبا. ضع العينة في قنينة سعة 20 ملليلتر وضعها تحت فراغ حتى تجف تماما ، وقم بوزنها بشكل دوري حتى لا يمكن اكتشاف أي فقدان للوزن.
ضع البوليمر P1 في قارورة زجاجية 3 درام وقم بإذابته في 4706 ميكرولتر من الكلوروفورم المدي. قم بوزن G2 في قارورة زجاجية سعة 1 درهم وأضف 148.6 ميكرولتر من الكلوروفورم المقطر لإذابته. بعد ذلك ، أضف 50 ميكرولتر من محلول G2 إلى محلول P1. وبالتالي فإن التركيز الكلي للمجموعات الأوليفينية هو 25 ملي مولار.
قسم محتويات القارورة إلى ثلاث قوارير مختلفة وضع القوارير في حمام مائي عند 30 درجة مئوية لمدة 16 ساعة تقريبا. ثم أضف 50 ميكرولتر من إيثيل فينيل الأثير إلى هذا لإخماد G2. اتبع نفس الإجراء لإزالة بلمرة شبكة البوليمر PN1. توضح هنا تراكيب مونومرات السيكلوكتين المنصهرة عبر السيكلو بوتان للبوليمرات القابلة لإعادة التدوير كيميائيا.
الكيمياء الضوئية 2 2 إضافة حلقية من 1 و 5-سيكلوكتادين وأنهيدريد المالئيك توفر أنهيدريد 1 ، والذي يمكن تحويله بسهولة إلى M1 و XL و M2 و M3. تظهر هنا مخططات التفاعل لتخليق جزيئات ومونومرات السيكلوبوتين المنصهرة عبر السيكلوبوتان وتوليف P1 عن طريق بلمرة metathesis التقليدية والحية ذات فتح الحلقة. تظهر الصورة التمثيلية آثار GPC للبوليمر P1 المحضرة بواسطة ROMP الحي في وجود G1 وفوسفين ثلاثي فينيل و ROMP التقليدي في وجود G2. يتم عرض مخطط تفاعل إزالة البلمرة للبوليمرات عبر CBCO في هذه الصورة. أطياف البروتون الجزئية المكدسة NMR للبوليمر P1 بعد إزالة البلمرة وقبل إزالة البلمرة ، يتم عرض المونومر M1 هنا.
يتم عرض أطياف 1H NMR للشبكة PN1 بعد إزالة البلمرة ، والرابط المتقاطع XL ، والمونومر M2 في هذا الشكل. تظهر الصور التمثيلية منحنيات الإجهاد مقابل الإجهاد لشبكة البوليمر PN1 والبوليمر P3. عند إعداد تفاعل الإضافة الحلقية الضوئية، من المهم أن تتذكر إشعال خليط التفاعل بالنيتروجين.
من المهم أيضا إخماد المحفز مباشرة بعد البلمرة أو إزالة البلمرة قبل العمل. أخيرا ، بعد استخراج Soxhlet للشبكة P1 ، يجب تجفيفها تدريجيا لتجنب الكسر الناجم عن التبخر. يمكن تكييف هذه الطرق لصنع بوليمرات tCBCO مع العديد من المجموعات الوظيفية المختلفة ولإعداد بوليمرات قابلة للبلمرة بخصائص مواد متنوعة وفهم التأثير البديل على سلوك البلمرة.
