Поли полимер: Полимер для ремонта стекол Poly 200 PL-105 28 мл

alexxlab | 08.11.1989 | 0 | Разное

Содержание

Poly-lite poly полимер для ремонта стекол полимер для ремонта автостекол клей для ремонта стекол полимер для стекол

Предложение дня Свежие обзоры

Мы работаем с 2001 года

Выполнено заказов – 21904

Заказов за 30 дней – 244

Stekloprav → ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РЕМОНТА СТЕКОЛ → Полимер для ремонта стекол → Poly Lite

Полимер для ремонта стекол Poly-lite.

Популярный и качественный полимер

для ремонта сколов и трещин лобового стекла.

Наш американский полимер для автостекол

отличается от Российского Poly не только упаковкой, 

более долгий срок годности и стойкость к пожелтению..

Томские ученые помогли разработать биоразлагаемый полимер, ускоряющий регенерацию тканей

Ученые Томского политехнического университета совместно с зарубежными коллегами разработали биоразлагаемый полимерный материал, обладающий улучшенными пьезоэлектрическими свойствами – он может производить электрический заряд, ускоряющий регенерацию тканей.

«Материалы с пьезоэлектрическими свойствами сегодня очень интересны для регенеративной медицины, потому что они могут производить электрический заряд без внешнего источника электрической энергии — скажем, если материал скрутить или деформировать другим образом. Электрические импульсы помогают стимулировать восстановление живых тканей, таких как костная или нервная, после травмы. Однако хорошие пьезоэлектрики, как правило, не биодеградируемые. Биодеградация — очень важное свойство для имплантата: такой имплант не нужно извлекать после восстановления тканей, он просто распадается на безвредные составляющие. Нужно понимать, что извлечение — это новая операция, травмирование тканей и риск занесения инфекции», — говорит один из авторов статьи, научный сотрудник международного научно-исследовательского центра «Пьезо- и магнитоэлектрические материалы» ТПУ Роман Чернозем.

Полученный материал напоминает сероватую ткань. Эта волокнистая конструкция имитирует «строительные леса» и называется «скэффолд». Клетки буквально заполняют ее, формируя новые ткани в месте травмы. Кроме того, по сравнению с немодифицированным материалом на поверхности полученных скэффолдов в 9,5 раз вырос электрический потенциал, а так же в 2,5 раза увеличился пьезоэлектрический отклик. По словам авторов статьи, пьезоэлектрические свойства разработанных гибридных биоразлагаемых скэффолдов превосходят пьезоотклик костной ткани человека и коллагена.

«Нам удалось сделать материал с очень хорошими пьезоэлектрическими свойствами, при этом биодеградируемый. В мире таких полимеров — единичные наименования, — поясняет директор исследовательского центра «Физическое материаловедение и композитные материалы» ТПУ Роман Сурменев. — За основу мы взяли доступный биоразлагаемый полимер поли-3-оксибитурат, с которым ранее уже работали. В исходный полимерный раствор добавили нанохлопья восстановленного оксида графена. Эта добавка, как мы и прогнозировали, существенно изменила молекулярный состав и структуру полимера».

В дальнейшем ученые намерены исследовать, как новый материал взаимодействует с живыми клетками и тканями, чтобы в перспективе его можно было использовать для изготовления биодеградируемых имплантатов самого широкого спектра применений.

«Материал перспективен для имплантатов в костно-тканевой инженерии, восстановления нервных и других жизненно важных типов тканей», — добавляет директор международного научно-исследовательского центра «Пьезо- и магнитоэлектрические материалы» ТПУ Андрей Холкин.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nano Energy, работа поддержана мегагрантом российского правительства.

Подписывайтесь на наш телеграм-канал «Томский Обзор».

Новости / Служба новостей ТПУ

Ученые Томского политехнического университета совместно с коллегами из Университета Авейру (Португалия) и ряда других зарубежных университетов разработали полимерный материал, сочетающий сразу два свойства, важных для дальнейшего применения в медицинских имплантатах. Он одновременно и биоразлагаемый, то есть способный со временем растворяться в организме человека, и обладает улучшенными пьезоэлектрическими свойствами — производит электрический заряд, ускоряющий регенерацию тканей.

Фото: модель материала 

Улучшить пьезоэлектрические свойства материала удалось за счет «примеси» из хлопьев двумерного восстановленного оксида графена. Результаты исследования опубликованы в журнале Nano Energy (IF: 17,881; Q1), работа поддержана мегагрантом российского правительства.

«Материалы с пьезоэлектрическими свойствами сегодня очень интересны для регенеративной медицины, потому что они могут производить электрический заряд без внешнего источника электрической энергии — скажем, если материал скрутить или деформировать другим образом. Электрические импульсы помогают стимулировать восстановление живых тканей, таких как костная или нервная, после травмы. Однако хорошие пьезоэлектрики, как правило, не биодеградируемые. Биодеградация — очень важное свойство для имплантата: такой имплант не нужно извлекать после восстановления тканей, он просто распадается на безвредные составляющие. Нужно понимать, что извлечение — это новая операция, травмирование тканей и риск занесения инфекции», — говорит один из авторов статьи, научный сотрудник международного научно-исследовательского центра «Пьезо- и магнитоэлектрические материалы» ТПУ Роман Чернозем.

По внешнему виду полученный материал напоминает ткань сероватого цвета. Эта волокнистая конструкция имитирует «строительные леса» и называется «скэффолд». Клетки буквально заполняют ее, формируя новые ткани в месте травмы.

«Нам удалось сделать материал с очень хорошими пьезоэлектрическими свойствами, при этом биодеградируемый. В мире таких полимеров — единичные наименования,

— поясняет директор исследовательского центра «Физическое материаловедение и композитные материалы» ТПУ Роман Сурменев. — За основу мы взяли доступный биоразлагаемый полимер поли-3-оксибитурат, с которым ранее уже работали. В исходный полимерный раствор добавили нанохлопья восстановленного оксида графена. Эта добавка, как мы и прогнозировали, существенно изменила молекулярный состав и структуру полимера».

У полученных гибридных скэффолдов в 9,5 раза вырос электрический заряд (потенциал) на поверхности и в 2,5 раза пьезоэлектрический отклик по сравнению с чистым немодифицированным полимером. Также впервые были изучены пьезоэлектрические свойства самого полимера на наноуровне. По словам авторов статьи, пьезоэлектрические свойства разработанных гибридных биоразлагаемых скэффолдов превосходят пьезоотклик костной ткани человека и коллагена.

В дальнейшем ученые намерены исследовать, как новый материал взаимодействует с живыми клетками и тканями, чтобы в перспективе его можно было использовать для изготовления биодеградируемых имплантатов самого широкого спектра применений.

«Материал перспективен для имплантатов в костно-тканевой инженерии, восстановления нервных и других жизненно важных типов тканей», — добавляет директор международного научно-исследовательского центра «Пьезо- и магнитоэлектрические материалы» ТПУ Андрей Холкин.

Справка:

Мегагранты — программа правительства РФ, направленная на развитие международного сотрудничества российских вузов. В рамках конкурса мегагрантов из федерального бюджета российским вузам и научным организациям выделяется финансирование на поддержку исследований по приоритетным направлениям научно-технологического развития России. По условиям конкурса, руководителями таких проектов должны быть ведущие ученые с мировым именем. Учитываются научные достижения, уровень научных публикаций, опыт ведущего ученого и ключевых членов коллектива по выбранному направлению исследования. Приглашенный ученый должен сформировать в университете исследовательскую лабораторию мирового уровня.

В последнем конкурсе мегагрантов поддержку получили два проекта Томского политеха. Так, работы по одному из них возглавляет профессор Университета Авейру (Португалия) Андрей Холкин (индекс Хирша 56). Он специалист мирового уровня по пьезо- и магнитоэлектрическим материалам. Практическим результатом работы по мегагранту станут новые материалы, которые за счет прямых физических воздействий или их комбинации с доставкой лекарственных средств могут быть использованы для управления ростом и дифференцировкой различных типов клеток.

ПОЛИМЕРНЫЕ СМЕСИ НА ОСНОВЕ ПОЛИПРОПИЛЕНА РАЗЛИЧНЫХ МОЛЕКУЛЯРНЫХ МАСС И ПОЛИ-ε-КАПРОЛАКТОНА – тема научной статьи по химическим технологиям читайте бесплатно текст научно-исследовательской работы в электронной библиотеке КиберЛенинка

УДК 54-185

Р.З. Хайруллин, В.П. Архиреев

ПОЛИМЕР – ПОЛИМЕРНЫЕ СМЕСИ НА ОСНОВЕ ПОЛИПРОПИЛЕНА РАЗЛИЧНЫХ МОЛЕКУЛЯРНЫХ МАСС И ПОЛИ-е-КАПРОЛАКТОНА

(Казанский государственный технологический университет) e-mail: [email protected]

На основании проведенных исследований изучено влияние молекулярной массы полипропилена и содержания поли-е-капролактона на комплекс эксплуатационных и технологических характеристик их полимер-полимерных смесей.

ВВЕДЕНИЕ

В последние десятилетия ассортимент композиционных материалов, изготавливаемых из смесей или сплавов промышленно важных (базовых) полимеров, значительно расширился. Эффективным способом получения новых материалов, обладающих необходимыми свойствами, является смешение двух и более термопластов -сложный физико-химический процесс, протекающий под действием механических и температурных полей [1].

Под смесями полимеров понимаются системы, полученные смешением двух или большего числа полимеров в условиях, при которых смешиваемые компоненты могут необратимо деформироваться. Большинство полимеров несовместимы друг с другом. Однако, направленно изменяя их морфологию, можно приготовить смеси с удовлетворительными эксплуатационными характеристиками [2].

Цель данного исследования – изучение влияния молекулярной массы (ММ) полипропилена (1111), а также содержания поли-е-капролактона (ПКЛ) в их полимер-полимерных смесях (I П 1С) на комплекс эксплуатационных и технологических характеристик.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектом модификации в данной работе являлся IIII (Sigma-Aldrich) с узким молекулярно-массовым распределением и различной ММ, значения Mw которой составляли 190000 (ПП190), 250000 (ПП250), 340000 (ПП340) и 580000 (ПП580).166500 (по данным гель-проникающей хроматографии).

ППС получены смешением в расплаве на роторном смесителе (Brabender) при температуре 185 °С.

Показатель текучести расплава (ПТР) определялся в соответствии с ГОСТом 11645-83 на

капиллярном вискозиметре типа ИИРТ с диаметром капилляра 0,2095±0,0005 см и длиной 1,581 см при температуре 230 °С

Физико-механические характеристики определялись в соответствии с ГОСТом 11262-80 при температуре испытания 20±2 °С (образцы типа 1) на разрывной машине Inspekt mini, скорость движения зажимов разрывной машины 100 мм/мин. Исследуемые образцы вырубались из пластин, полученных методом прямого горячего прессования в соответствии с ГОСТом 12019-66. Толщина образцов составляла 0,1±0,01 см.

Измерение оптической плотности проводили с отпрессованных образцов на спектрофотометре СФ-2000.

Определение температуры плавления проводилось на дифференциальном сканирующем микрокалориметре марки ДСМ-10ма.

Исследованы физико-механические, реологические и оптические свойства, а также проведен термомеханический анализ полученных ППС.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В ходе изучения основных физико-механических свойств ППС IIII и ПКЛ выяснено, что присутствие ПКЛ в ПП различных ММ оказывает в целом негативное влияние на прочностные свойства ППС (табл. 1). Данный факт не удивителен, так как известно, что разнополярные полимеры образуют гетерогенную систему, которая будет обладать невысокими физико-механическими свойствами.

Однако в ряде случаев наблюдается некоторый рост относительного удлинения при разрыве (s). Такое поведение ППС, по-видимому, можно объяснить тем, что ПКЛ, имеющий полярную природу, взаимодействует с полярными дефектами аморфной фазы, способствуя некоторому их упорядочиванию, что, в конечном счете, и приводит к росту s ППС.

Из табл. 1 следует, что при введении 25 мас. % ПКЛ в ПП190 s возрастает более чем в 4 раза по сравнению с исходным ПП190. Вероятно,

данный факт связан с близостью значений Mw объекта модификации и модифицирующей добавки, а также достаточно большим содержанием ПКЛ в ПП190.

Таблица 1

Некоторые физико-механические свойства ПП различных ММ и ППС Table 1. PP physical – mechanical properties of various

Образец Ор, МПа е, % Е, МПа МПа еу, % Z1%, МПа

ПП190 30,5 16,1 809,9 30,5 12,3 9,7

ПП190+5 мас. % ПКЛ 29,8 11,1 934,4 30,0 9,6 10,0

ПП190+25 мас. % ПКЛ 19,9 65,6 855,0 19,9 7,8 8,9

ПП250 35,5 19,0 1084,6 35,5 13,0 11,9

ПП250+5 мас. % ПКЛ 33,5 15,5 982,7 33,5 11,8 11,7

ПП250+25 мас. % ПКЛ 20,9 13,6 944,3 20,9 6,1 11,0

ПП340 32,2 15,4 965,8 32,2 11,9 10,9

ПП340+5 мас. % ПКЛ 22,5 124,5 964,0 25,5 9,3 11,0

ПП340+25 мас. % ПКЛ 14,5 20,9 765,6 14,5 7,5 8,0

ПП580 31,9 1049,0 885,1 31,9 15,3 10,2

ПП580+5 мас. % ПКЛ 30,6 786,5 926,0 30,6 12,9 10,9

ПП580+25 мас. % ПКЛ 18,7 245,5 761,0 18,5 11,4 8,2

ально-сканирующей калориметрии (ДСК) подтверждают данное предположение. Видно, что в отличие от исходного ПП, обнаруживается второй пик (кривые 5-8) в области 60 °С, соответствующий температуре плавления ПКЛ (кривая 9), что подтверждает предположение о расслоении полимерной смеси, состоящей из двух несовместимых полимеров. – напряжение при 1% удлинении.

Выяснено, что ММ ПП не оказывает сильного влияния на значения е и ор ППС практически во всём диапазоне исследуемых ММ ПП. Однако при переходе к высокомолекулярному ПП (1111580) происходит скачкообразное увеличение е. Данный эффект, по-видимому, можно объяснить большой длиной макромолекул ПП580 по сравнению с другими ПП.

При больших концентрациях ПКЛ в ППС (более 5 мас. %) происходит его выделение в отдельную фазу, что оказывает сильное влияние на основные свойства полимерных композиций. Можно предположить, что именно в этой области происходит так называемый момент начала расслоения системы, описанный в работах Лебедева [3]. Косвенным подтверждением этого является резкое изменение оптической плотности в области 5 и выше мас. % содержания ПКЛ в ППС (рис. 2).

Термограммы ППС, содержащих 25 мас. % ПКЛ (рис. 1), полученные методом дифференци-

Температур», С

Рис. 1. ДСК кривые ППС (1- ПП190; 2-ПП250; 3-ПП340; 4-

ПП580; 5-ПП190 + 25 мас. % ПКЛ; 6-ПП250 + 25 мас. % ПКЛ; 7-ПП340 + 25 мас. % ПКЛ; 8-ПП580 + 25 мас. % ПКЛ; 9-ПКЛ)

Fig. 1. DSC curves of PPB (1- PP190; 2-PP250; 3-PP340; 4-PP580; 5-PP190 + 25 mass. % PCL; 6-PP250 + 25 mass. % PCL; 7-PP340 + 25 mass % PCL; 8-PP580 + 25 mass. % PCL; 9-PCL)

Влияние ПКЛ на вязкость расплавов ППС можно проследить по изменению ПТР полученных композиций (табл. 2). С увеличением ММ ПП ПТР ППС уменьшается, а с увеличением содержания ПКЛ вязкость расплава ППС пропорционально растет.

Таблица 2

Значения ПТР (г/10 мин) ППС ПП-ПКЛ Table 2. Melting flow index values of PPB and PP-PCL

Полимер Концентрация ПКЛ, мас.%

0 1 5 7 9 10 25

ПП580 0,4 0,5 0,6 1,3 2,4 3,4 5,4

ПП340 3,5 3,9 4,2 4,4 4,7 7,1 34,2

ПП250 9,1 12,6 12,8 13,7 14,7 21,0 78,1

ПП190 17,2 19,7 22,7 26,9 27,3 33,9 105,8

Для объяснения полученных данных изучена оптическая плотность ППС, представляющая собой меру непрозрачности слоя вещества для световых лучей.

Изучение оптических свойств полимерных смесей представляет интерес по двум причинам. Во-первых, потому, что смеси состоят из двух или более компонентов и, следовательно, рассеивают

свет. Это может приводить к мутности полимерных смесей, ухудшая их оптические свойства и ограничивая тем самым их промышленное применение. Во-вторых, исследование оптических свойств позволяет получить информацию о структуре смесей, необходимую для понимания особенностей их механических, тепловых и других физических свойств [4].

Анализ зависимостей d от концентрации ПКЛ в ППС (рис. 2) показал, что во всех случаях происходит увеличение d, причём наибольший рост данного параметра наблюдается в случае ПП 190, т.е. именно в этом случае наблюдается наименее совместимая смесь ПП-ПКЛ.

=г го

о

ш Ч

3

4

1 I

2 -►

концентрация ПКЛ, мае W

Рис. 2. Концентрационная зависимость оптической плотности

(600 нм) ППС (1-ПП190; 2-ПП250; 3-ПП340; 4-ПП580) Fig. 2. Concentration dependence of absorbance (600 nm) of PPB (1-PP190; 2-PP250; 3-PP340; 4-PP580)

Термомеханические кривые полученных ППС (рис. 3) также показали различие в совместимости ПКЛ и ПП различных ММ.

Кривые 1 и 2, соответствующие ПП190 и III1250, обнаруживают ступенчатый характер в области 60 и 110 °С, соответствующий размягчению ПКЛ и ПП соответственно. При этом композиции на основе высокомолекулярных ПП (кривые 3 и 4) характеризовались монотонным подъемом.

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы о степени влияния ММ ПП и содержания ПКЛ в ППС на свойства полученных композиций.

0 50 100 Т, °С

Рис. 3. Термомеханические кривые ППС на основе ПКЛ и ПП различных ММ. Содержание ПКЛ в смеси 10 мас. % (1-ПП190; 2- ПП250; 3- ПП340; 4- ПП580) Fig. 3. Theimomechanical curves of PPC based on the PCL and PP of various molecular weights. The content of PCL in mixture is 10 mass % (1- PP190; 2- PP250; 3- PP340; 4- PP580)

1. В области до 5 мас. % содержания ПКЛ в ППС, вероятно, существует частичная совместимость ПКЛ и ПП в аморфной фазе за счёт взаимодействия дефектов ПП, имеющих полярную природу и ПКЛ, также являющимся полярным полимером. Данное предположение подтверждается данными физико-механических испытаний и ТМА.

2. В области 5-10 мас. %, вероятно, происходит расслоение ППС на компоненты, что вызывает резкое изменение физико-механических и оптических свойств ППС в данной области.

3. ММ ПП оказывает существенное влияние на все изученные свойства ППС. С ее увеличением прочностные и эластические свойства растут, а вязкость расплавов падает.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кочнев А.М. и др. Физикохимия полимеров. Казань: Изд-во “Фэн”. 2003. 512 с.

2. Кулезнев В.Н Смеси полимеров. М.: Химия. 1981. 304 с.

3. Лебедев Е. В. Автореф. дисс… докт. хим. наук. Киев. 1982. 35 с.

4. Полимерные смеси / Под ред. Д. Пола и С. Ньюмена. М.: Мир. 1981. В 2-х т.

Кафедра технологии пластических масс

%d0%bf%d0%be%d0%bb%d0%b8%d0%bc%d0%b5%d1%80%d1%8b — со всех языков на все языки

Все языкиРусскийАнглийскийИспанский────────Айнский языкАканАлбанскийАлтайскийАрабскийАрагонскийАрмянскийАрумынскийАстурийскийАфрикаансБагобоБаскскийБашкирскийБелорусскийБолгарскийБурятскийВаллийскийВарайскийВенгерскийВепсскийВерхнелужицкийВьетнамскийГаитянскийГреческийГрузинскийГуараниГэльскийДатскийДолганскийДревнерусский языкИвритИдишИнгушскийИндонезийскийИнупиакИрландскийИсландскийИтальянскийЙорубаКазахскийКарачаевскийКаталанскийКвеньяКечуаКиргизскийКитайскийКлингонскийКомиКомиКорейскийКриКрымскотатарскийКумыкскийКурдскийКхмерскийЛатинскийЛатышскийЛингалаЛитовскийЛюксембургскийМайяМакедонскийМалайскийМаньчжурскийМаориМарийскийМикенскийМокшанскийМонгольскийНауатльНемецкийНидерландскийНогайскийНорвежскийОрокскийОсетинскийОсманскийПалиПапьяментоПенджабскийПерсидскийПольскийПортугальскийРумынский, МолдавскийСанскритСеверносаамскийСербскийСефардскийСилезскийСловацкийСловенскийСуахилиТагальскийТаджикскийТайскийТатарскийТвиТибетскийТофаларскийТувинскийТурецкийТуркменскийУдмуртскийУзбекскийУйгурскийУкраинскийУрдуУрумскийФарерскийФинскийФранцузскийХиндиХорватскийЦерковнославянский (Старославянский)ЧеркесскийЧерокиЧеченскийЧешскийЧувашскийШайенскогоШведскийШорскийШумерскийЭвенкийскийЭльзасскийЭрзянскийЭсперантоЭстонскийЮпийскийЯкутскийЯпонский

 

Все языкиРусскийАнглийскийИспанский────────АймараАйнский языкАлбанскийАлтайскийАрабскийАрмянскийАфрикаансБаскскийБашкирскийБелорусскийБолгарскийВенгерскийВепсскийВодскийВьетнамскийГаитянскийГалисийскийГреческийГрузинскийДатскийДревнерусский языкИвритИдишИжорскийИнгушскийИндонезийскийИрландскийИсландскийИтальянскийЙорубаКазахскийКарачаевскийКаталанскийКвеньяКечуаКитайскийКлингонскийКорейскийКрымскотатарскийКумыкскийКурдскийКхмерскийЛатинскийЛатышскийЛингалаЛитовскийЛожбанМайяМакедонскийМалайскийМальтийскийМаориМарийскийМокшанскийМонгольскийНемецкийНидерландскийНорвежскийОсетинскийПалиПапьяментоПенджабскийПерсидскийПольскийПортугальскийПуштуРумынский, МолдавскийСербскийСловацкийСловенскийСуахилиТагальскийТаджикскийТайскийТамильскийТатарскийТурецкийТуркменскийУдмуртскийУзбекскийУйгурскийУкраинскийУрдуУрумскийФарерскийФинскийФранцузскийХиндиХорватскийЦерковнославянский (Старославянский)ЧаморроЧерокиЧеченскийЧешскийЧувашскийШведскийШорскийЭвенкийскийЭльзасскийЭрзянскийЭсперантоЭстонскийЯкутскийЯпонский

Полностью перерабатываемый полимер – Экологический дайджест FacePla.net

Создано 29.12.2015 16:20
Автор: Natali

Химики нашли полимер, который может быть синтезирован в полезные материалы, а затем переработан на молекулярные строительные блоки, чтобы получить вторую жизнь.

Хотя некоторые виды пластика в большом количестве каждый день перерабатываются и могут быть повторно использованы в качестве полезных предметов, многие из них все равно заканчивают свой путь на свалках или в океанах.

Пластмассы, которые могут разлагаться в определенных условиях, такие как полимолочная кислота (PLA), предлагают более экологичные альтернативы, но у них тоже есть свои недостатки. Хотя рециркуляция — это тоже хороший вариант, как средство продления жизненного цикла материала, она не может быть разложена в исходное молекулярное состояние без получения других нежелательных побочных продуктов.

В поисках пластика, который может быть подвержен вторичной переработке и биологическому разложению, исследователи Университета штата Колорадо изучали молекулы, полученные из соединения биомассы, которую Министерство энергетики США оценили, как один из 12 наиболее соответствующих заменителей нефтепродуктов.

Материал, известный как гамма-бутиролактон, ранее в научной литературе расценивался, как потенциальный строительный блок для современных пластмасс. Его, по-видимому, были не в состоянии полимеризовать (объединить в цепочку повторяющихся мономеров с образованием пластика) из-за его термической устойчивости.

Графическая иллюстрация процесса синтеза полимера исследователей

«Даже не тратьте свое время на этот мономер», говорит профессор химии Университета штата Колорадо, Евген Чен (Eugene Chen), ссылаясь на выводы предыдущих исследователей. «Вы не можете сделать из него полимер, это доказали измеренные реакции термодинамики. Мы подозревали, что некоторые из предыдущих докладов, вероятно, были не совсем верны».

Поэтому Чен и старший научный сотрудник Мао Хонг (Miao Hong) начали работу, открывая путь не только создания полимера, используя гамма-бутиролактон, но сделали его таким образом, чтобы полимер смог принимать различные формы, такие как линейные и циклические. Для этого потребовалось использование безметалловых катализаторов и катализаторов на основе металла, в результате чего получился полиэфир с двойным поли гамма-бутиролактоном. Затем ученые установили, что они могут “сбросить” материал до оригинального состояния мономера, нагревая его в течение часа при температуре 220 градусов по Цельсию для линейного полимера и 300 градусов для циклического.

Команда говорит, что поли гамма-бутиролактон является химически эквивалентным коммерческому биопластику под названием P4HB. Но так как P4HB получают при помощи бактерий, что является более дорогим и сложным процессом производства, чем для большинства пластмасс, команда надеется, что ее более дешевая версия может получить коммерческое использование, чтобы предложить более практическую версию улучшенного пластика.

Facepla.net по материалам: Colorado State University

Пояснения к ТН ВЭД 3904

3904 – Полимеры винилхлорида или прочих галогенированных олефинов, в первичных формах:

3904Полимеры винилхлорида или прочих галогенированных олефинов, в первичных формах:
3904 10 00– поли(винилхлорид), не смешанный с другими компонентами:
3904 10 001 0– – пастообpазующая поливинилхлоридная эмульсионная смола (с содержанием влаги – 0,2мас.%, эмульгатоpа (соли алифатических и каpбоновых кислот) – 0,1мас.%, щелочи – 0,1мас.%, винилхлоида – 0,6мас.%) для изготовления вспененного линолеума с химическим тиснением пенистого слоя и пpозачным слоем повышенной пpочности (типа маpок: “Инавил ЕП-724”, “Инавил ЕП-705, “Сольвик 367HЦ”)
3904 10 009– – пpочий
3904 10 009 1– – -пастообразующие поливинилхлоридные эмульсионные, микросуспензионные и поливинилхлоридэкстендер смолы с массойсульфатной золы не более 0,25%
3904 10 009 9– – пpочий:
– поливинилхлорид пpочий:
3904 21 000 0– – непластифицированный
3904 22 000 0– – пластифицированный
3904 30 000 0– сополимеры винилхлорида и винилацетата
3904 40 000 0– сополимеры винилхлорида прочие
3904 50– полимеры винилиденхлорида:
3904 50 100 0– – сополимер винилиденхлорида и акрилонитрила, в виде растяжимых гранул диаметром 4 мкм или более, но не более 20 мкм
3904 50 900 0– – прочие
– фторполимеры:
3904 61 000 0– – политетpафтоpэтилен
3904 69– – прочие:
3904 69 100 0– – – поливилфторид в одной из форм, упомянутых в примечании 6б к данной группе
3904 69 900 0– – – прочие
3904 90 000 0– прочие

В эту товарную позицию включаются поли(винилхлорид) (PVC), сополимеры винилхлорида, полимеры вилиденхлорида, фторполимеры и полимеры других галогенированных олефинов. Для классификации полимеров (включая сополимеры), химически модифицированных полимеров и полимерных смесей, см. общие положения пояснений к данной группе).

PVC является жестким бесцветным материалом с ограниченной теплостойкостью, способен прилипать к металлическим поверхностям при нагреве. По этим и другим причинам часто необходимо добавлять стабилизаторы, пластификаторы, наполнители и т.д. для придания пластмассе полезных свойств. В мягкой листовой форме PVC широко используется как водоустойчивый материал для занавесок, фартуков, плащей и т.д. и как высокосортная искусственная кожа для обивки и декорирования салонов всех видов пассажирского транспорта. Жесткие листы PVC находят применение в изготовлении кожухов, трубопроводов, футеровки резервуаров и многих других предметов оборудования химических заводов. Плитка для пола из PVC также очень распространена.

Наиболее важным сополимером винилхлорида являются сополимеры винилхлорида и винилацетата, которые в основном используются для граммофонных пластинок и настила полов.

Сополимеры винилиденхлорида используются, в основном, для упаковки пищевых продуктов, для обивки, изготовления волокон, щетины и латексных покрытий, а также для изготовления труб для химического оборудования.

Политетрафтороэтилен (PTFE) один из наиболее важных фторполимеров, имеет очень широкое применение в электрической, химической и машиностроительной промышленности. Ввиду его высокой термостабильности, он является отличным изоляционным материалом и не разрушается под воздействием химических реагентов.

К другим фторополимерам относятся трифторхлорэтилен, поли(винилиденфторид) и т.д.

Пояснения к подсубпозициям

Виниловый полимер представляет собой такой полимер, у которого мономер соответствует формуле

где связь С-Х никогда не может быть ни связью углерод-углерод, ни связью углерод-водород.

3904 10 001 0 и 3904 10 009 0

Применимы пояснения к подсубпозициям 3901 10 000 0 и 3901 10 900 0, первый абзац, mutatis mutandis.

3904 21 000 0 и 3904 22 000 0

Применимы пояснения к подсубпозициям 3901 10 000 0 и 3901 10 900 0, первый абзац, mutatis mutandis.

3904 30 000 0

Данная подсубпозиция охватывает только:

1. сополимеры винилхлорида, в которых преобладает мономер винилхлорида;

2. смеси поли(винилхлорида) и поли(винилацетата), в которых преобладает мономер винилхлорида.

3904 40 000 0

Данная подсубпозиция включает сополимеры винилхлорида и этилена, в которых преобладает сомономер винилхлорида.

3904 61 000 0

Применимы пояснения к подсубпозициям 3901 10 100 0 и 3901 10 900 0, первый абзац, mutatis mutandis.

3904 69 900 0

Даннаая подсубпозиция включает поли(хлоротрифторэтилен) и поли(винилиденфторид).

Полимер поли(акриловой кислоты) – обзор

2.2 Смеси наночастиц/полимера

В 2013 г. Ji и Walz [66 ] использовали тот же метод CP-AFM, что и Tulpar et al. [67 ] для исследования возможных синергетических эффектов в смесях наночастиц и полимеров. В их исследованиях профиль силы взаимодействия между сферой из кремнезема диаметром 30 мкм и пластиной из кремнезема измерялся в дисперсиях наночастиц кремнезема диаметром 22 нм и полимера полиакриловой кислоты (ПАА).Полимер имел числовую и средневесовую молекулярную массу 24 500 г/моль и 87 300 г/моль соответственно.

Пример значительного синергетического эффекта, наблюдаемого Ji и Walz, показан на рис. 3. Во всех растворах pH и ионная сила составляли примерно 7 и 0,2 мМ соответственно. Сплошные черные кружки представляют собой профиль силы, измеренный, когда в системе присутствовало только 0,2 об.% наночастиц (без полимера). Как видно, при наименьших расстояниях наблюдается сильное электростатическое отталкивание, а примерно на 140 нм наблюдается лишь очень небольшое истощение притяжения.Синие квадраты представляют профиль силы только с 30 ч./млн полимера ПАК (по массе) в растворе (без наночастиц). Опять же, сильное отталкивание наблюдается ближе к контакту, в то время как немного большее истощающее притяжение присутствует примерно на 120 нм.

Рис. 3. Измеренные профили силы между микрочастицей кремнезема размером 30 мкм и пластиной из кремнезема в растворах наночастиц кремнезема размером 22 нм и полимера ПАК. рН и ионная сила образцов были равны 7,0 и 0,2 мМ соответственно.

Воспроизведено с разрешения Ji and Walz [66].

Для сравнения, красные перевернутые треугольники представляют собой силовой профиль как с 0,2 об.% наночастиц, так и с 30 частей на миллион ПАА. При этих концентрациях отношение объемной плотности полимерных цепей к наночастицам составляло примерно 2,1:1. Теперь привлекательность истощения значительно возросла. В частности, максимальная сила притяжения (минимум на кривой) более чем в четыре раза больше, чем в случае только ПАА. Кроме того, примерно на 150 нм также наблюдается значительный компонент отталкивания дальнего действия (структурная сила).

Существенное увеличение величины как истощения, так и структурных сил убедительно свидетельствует о том, что наночастицы и полимеры образуют комплекс в растворе. Измерения динамического светорассеяния, проведенные в смешанной системе, показали наличие комплекса диаметром приблизительно 54 нм, что предполагает наличие адсорбированного полимерного слоя толщиной 16 нм, окружающего наночастицы диаметром 22 нм.

Для дальнейшего изучения этого комплекса Джи и Уолц [66 ] сравнили свои измеренные профили силы с предсказаниями, сделанными с использованием модели Уолца и Шармы [41] для расчета силы истощения в заряженных системах.В этой модели деплетанты считаются заряженными сферами, а все взаимодействия (микрочастица-деплетант, деплетант-деплетант) рассчитываются как экранированное кулоновское взаимодействие. Кроме того, в модели используется вириальное разложение 2-го порядка для расчета плотности распределения деплетантов, что означает, что также учитываются парные взаимодействия между двумя деплетантами.

Применяя эту модель, Ji и Walz использовали фактический размер истощающих видов в качестве подходящего параметра (все остальные параметры были измерены).Для системы, содержащей только наночастицы, был получен подходящий размер 22 нм, что прекрасно согласуется с независимо измеренным размером наночастиц. В смешанной системе наночастица-полимер был получен подходящий размер 56 нм, что опять-таки прекрасно согласуется со значением 54 нм, измеренным с помощью динамического светорассеяния. Эти результаты ясно подтверждают синергетический эффект, возникающий в результате комплексообразования полимера и наночастиц.

Что касается возможной структуры комплексного истощающего средства, Джи и Уолц предложили наночастицу с двумя полимерными цепями, адсорбированными радиально противоположно друг другу.Поскольку и цепи, и наночастицы были заряжены отрицательно, авторы предположили, что энергия адсорбции будет относительно небольшой и, как следствие, при адсорбции будет происходить минимальное конформационное изменение полимера.

В последующей статье Ji и Walz [78 ] провели серию тестов на стабильность, чтобы определить, как эти синергетические эффекты, наблюдаемые в измеренных профилях силы, могут повлиять на стабильность дисперсии частиц полистирола размером 1,2 мкм. Эксперименты проводились с использованием 24.5 K M n полимер полиакриловой кислоты, использовавшийся в более ранних измерениях силы, плюс наночастицы диоксида кремния диаметром 7 нм.

Пример результата показан на рис. 4. Без добавления наночастиц (рис. 4а) флокуляция происходит при концентрации полимера 600 частей на миллион ПАА (флакон G). Для сравнения на рис. 4b показаны результаты того же эксперимента, за исключением того, что дисперсия также содержала 0,8 об.% наночастиц кремнезема размером 7 нм. Теперь критическая концентрация флокуляции полимера составляет 300 частей на миллион (флакон E), что указывает на то, что полимер и наночастицы способствуют взаимодействию, вызывающему флокуляцию.

Рис. 4. Фотографии, демонстрирующие стабильность микрочастиц полистирола размером 1,2 мкм в дисперсиях, содержащих полимер ПАК и наночастицы диоксида кремния. На верхней фотографии (4а) присутствовал только полимер ПАК в концентрациях, указанных ниже. На нижней фотографии (4b) дисперсии также содержали 0,8 об.% наночастиц кремнезема (за исключением образца А, который не содержал наночастиц). pH и ионная сила образцов были равны 8,0 и 5,0 мМ соответственно.


Концентрации полимеров
Рис.4а.
Образец В С D Е F G Н
частей на миллион (массовая доля) 0 100 200 300 400 400 500 500 600 700

Рис. 4б.
Образец В С D Е F G Н Я
частей на миллион (массовая доля) 0 0 100 200 300 400 500 600 700.
Воспроизведено с разрешения Ji and Walz [78].

Чтобы лучше понять эти результаты, Ji и Walz провели новую серию экспериментов CP-AFM с материалами, а также в условиях и концентрациях, используемых в тестах на флокуляцию. Основное отличие заключалось в том, что в то время как тесты на флокуляцию проводились с использованием микрочастиц полистирола (во избежание седиментации), профили силы проводились с использованием сферы из диоксида кремния диаметром 30 мкм. Однако из-за того, что дзета-потенциал частиц кремнезема и полистирола в условиях экспериментов был очень схожим, а электростатические взаимодействия между различными частицами в системе были доминирующим фактором в определении результирующего отношения частица-частица (или частица-пластина). ), включая взаимодействие истощения, Джи и Уолц пришли к выводу, что профили силы, измеренные между частицей кремнезема и пластиной, с поправкой на различные размеры и геометрию, все еще могут использоваться для интерпретации поведения стабильности дисперсии микрочастиц полистирола.

На основе измеренных профилей силы Джи и Уолц смогли рассчитать ожидаемый парный потенциал между двумя частицами полистирола размером 1,2 мкм в условиях своих экспериментов по стабильности. На рис. 5 представлены графики потенциалов в единицах кТл в зависимости от расстояния разделения при различных концентрациях полимера в растворе, содержащем 0,8 об.% наночастиц кремнезема. Как видно, с увеличением концентрации полимера увеличивается как глубина энергетической ямы истощения, так и высота отталкивающего структурного барьера.

Рис. 5. Парные потенциалы, рассчитанные на основе измеренных профилей силы, между двумя полистироловыми сферами диаметром 1,2 мкм в дисперсиях, содержащих 0,8 об.% наночастиц кремнезема и ПАК при различных концентрациях. pH и ионная сила всех растворов составляли 8,0 и 5,0 мМ соответственно.

Воспроизведено с разрешения Ji and Walz [78].

Используя эти значения, а также известное поведение стабильности, была построена фазовая диаграмма, показанная на рис. 6. Здесь показаны высота барьера и глубина ямы для потенциала каждой пары.Для каждой системы используемый символ обозначает, была ли дисперсия стабильной или нестабильной. Как видно, существует четкая граница между стабильностью и нестабильностью при энергетической яме примерно 5 кТ . В более ранней работе Хогг и Янг [79] предположили, что глубина скважины истощения от 1,5 до 10 кт будет необходима для индукции флокуляции, поэтому граница 5 кт явно находится в ожидаемом диапазоне.

Рис. 6. Резюме стабильности дисперсии и соответствующих величин энергетических ям истощения и структурных барьеров отталкивания в экспериментах, содержащих микрочастицы полистирола плюс наночастицы диоксида кремния и полимер ПАК.

Воспроизведено с разрешения Ji and Walz [78].

Кроме того, на рис. 6 объясняется, почему при более высоких концентрациях деплетанта не наблюдалось повторной стабилизации дисперсии. В частности, Фейгин и Нэппер [39] предположили, что для достижения стабилизации необходимы дальнодействующие отталкивающие барьеры от 15 до 20 кТл . Для сравнения, наибольший барьер, наблюдаемый в этих экспериментах, составлял всего 4,6 кТл , поэтому не следует ожидать повторной стабилизации.

Полипропилен (полипропилен)

Пропен подвергается аддитивной полимеризации с получением поли(пропена), часто известного как полипропилен, который является одним из наиболее универсальных коммерчески доступных термопластичных полимеров.Смеси пропена и других мономеров образуют широкий спектр важных сополимеров.

 

Использование поли(пропилена) (полипропилена)

Поли(пропилен) перерабатывается в пленку, для упаковки и в волокна для ковров и одежды. Он также используется для литья под давлением изделий, начиная от автомобильных бамперов и заканчивая мисками для мытья посуды, и может быть экструдирован в трубу (рис. 1).

Рисунок 1 Использование полипропилена.

Материалы, подходящие для гораздо более широкого спектра применений, могут быть получены путем смешивания полипропилена, например, с наполнителями, пигментами и эластомерами.

Полипропилен обладает замечательными свойствами, что делает его пригодным для замены стекла, металлов, картона и других полимеров. Эти свойства включают в себя:

  • низкая плотность (снижение веса)
  • высокая жесткость
  • термостойкость
  • химическая инертность
  • свойства пароизоляции (защита от пищевых продуктов)
  • хорошая прозрачность
  • хороший баланс ударопрочности/жесткости
  • растяжимость (для пленок и волокон)
  • хорошее свойство шарнира (например, когда крышка и коробка сделаны вместе, для коробок DVD)
  • глянцевый (внешний вид)
  • легко сваривается (конструкция)
  • перерабатываемость

Большая часть ( ca 60% от общего объема производства) полипропилена производится в виде гомополимера.Сополимеры обсуждаются ниже.

Полипропилен — один из самых легких термопластов (плотность 0,905 г·см -3 ). Он имеет температуру плавления 440 К и кристалличность около 50-60%. Полимер, в отличие от полиэтилена, прозрачен.

Структура полимера

Молекула пропена асимметрична,

и при полимеризации может образовывать три основные цепные структуры в зависимости от положения метильных групп: две стереорегулярные (изотактическая и синдиотактическая), а третья не имеет регулярной структуры и называется атактической, как показано на схеме ниже:

Рис. 2 Молекулярные структуры поли(пропена).

«Одноручная» структура изотактического поли(пропена) заставляет молекулы образовывать спирали. Эта правильная форма позволяет молекулам кристаллизоваться в твердый, относительно жесткий материал, который в чистом виде плавится при 440 К.

Синдиотактический полимер из-за своей регулярной структуры также является кристаллическим.

Атактические цепи имеют совершенно беспорядочную структуру и, следовательно, не кристаллизуются. Атактический полипропилен с высокой молекулярной массой представляет собой резиноподобный материал.

Коммерческий полипропилен представляет собой преимущественно изотактический полимер, содержащий 1-5% по массе атактического материала.

Годовое производство поли(пропилена) (полипропилена)

Мир 52,2 млн тонн
Европа 13,1 млн тонн
Россия 0,64 млн тонн 1

Данные из:
1. Федеральная служба государственной статистики: Российская Федерация 2011

Производство поли(пропилена) (полипропилена)

Поли(пропен) производится из пропилена.Пропен производится в больших количествах из газойля, нафты, этана и пропана.

Параллельно с этим разрабатывается несколько методов производства поли(пропена) (полипропилена на биологической основе) с помощью пропилена на биологической основе.

(a) Использование катализатора Циглера-Натта

Катализаторы Циглера-Натта

используются в процессе полимеризации. Их получают взаимодействием хлорида титана (IV) и алкилалюминия, такого как триэтилалюминий.
Для получения полимера с этими катализаторами используются два основных процесса, хотя также используется суспензионный метод.

(i) Массовый процесс

Полимеризация происходит в жидком пропилене в отсутствие растворителя при температуре 340-360 К и давлении 30-40 атм (для сохранения пропилена в жидком состоянии). После полимеризации твердые частицы полимера отделяют от жидкого пропилена, который затем направляют на переработку.

Использование жидкого пропилена в качестве растворителя полимера по мере его образования означает, что нет необходимости использовать углеводороды, такие как алканы C 4 -C 8 , которые используются при параллельном производстве полиэтилена. .

(ii) Газофазный процесс

Смесь пропилена и водорода пропускают над слоем катализатора Циглера-Натта при температуре 320-360 К и давлении 8-35 атм.

 

 

 

 

Рисунок 4. Газофазный процесс низкого давления

Полимер отделяют от газообразного пропилена и водорода с помощью циклонов, а непрореагировавший газ возвращают в цикл.

Оба процесса могут работать непрерывно и использовать «стереоспецифические» катализаторы Циглера-Натта для осуществления полимеризации.Катализатор остается в продукте и должен быть разрушен водой или спиртом, прежде чем полимер превратится в гранулы.

Как объемные, так и газофазные процессы практически исключают газообразные и водные выбросы за счет использования высокоактивных катализаторов, что приводит к низкому уровню остатков в конечном полимере.

(b) Использование металлоцена в качестве катализатора

Металлоцены все чаще используются в качестве катализаторов для производства полиэтилена (мЛПЭНП) и полипропилена.

Металлоцены строго определены как молекулы, которые имеют атом переходного металла, связанный между двумя циклопентадиенильными лигандами, которые находятся в параллельных плоскостях. Ферроцен – особенно известный пример:

.

Однако в настоящее время этот термин используется более широко и включает другие лиганды, родственные циклопентадиенилу. Один из таких металлоценов основан на цирконии:

.

Цирконий имеет степень окисления 4 и связан с двумя инденильными лигандами (циклопентадиенильный лиганд, слитый с бензольным кольцом).К ним присоединяются две группы CH 2 . В сочетании с алюминийорганическим соединением он действует как катализатор полимеризации алкенов, таких как этен и пропен. Специфическая ориентация соединения циркония означает, что каждая молекула пропилена, например, при добавлении к растущей полимерной цепи имеет одну и ту же ориентацию, и получается изотактический полимер.

Если используется другое соединение циркония,

производится синдиотактическая форма полипропилена.Это единственный способ промышленного производства синдиотактического полипропилена.

Как и в случае с катализаторами Циглера-Натта, можно использовать объемную или газовую фазу (описано выше). В качестве альтернативы используется суспензионный процесс.

Полученные таким образом поли(пропены), mPP, используются, в частности, для изготовления нетканых волокон и термосвариваемых пленок.

Металлоцены также катализируют производство сополимеров пропилена и этена.

Сополимеры

Существует два основных типа сополимера.Самыми простыми являются статистические сополимеры, полученные путем совместной полимеризации этена и пропена. Этеновые звенья, обычно до 6% по массе, случайным образом включены в поли(пропеновые) цепи (рис. 5).

Рисунок 5 Иллюстрирует чередующийся сополимер, образованный из пропена и небольшого количества этена.

Кристалличность и температура плавления снижаются, продукты становятся более гибкими и оптически более прозрачными. В основном эти статистические сополимеры используются для медицинских изделий (пакетов, флаконов и других контейнеров) и упаковки (например, бутылок, компакт-дисков и коробок для видео).

Многие другие сополимеры этена и пропена с высшими алкенами, такими как гексен, разрабатываются, что позволит получить полимеры, подобные ЛПЭНП, но с лучшими механическими и оптическими свойствами.

Второй тип сополимеров – это так называемые «блочные» сополимеры. Их получают путем последующей гомополимеризации поли(пропилена) с последующей отдельной стадией, на которой этен и пропен сополимеризуются в газовой фазе. Таким образом, эти два процесса идут последовательно (рис. 6).

Рисунок 6, иллюстрирующий гомополимер и блок-сополимер, образованные из пропена и этена.

Продукты этих двух процессов образуют композит, в котором узелки блок-сополимера распределены с гомополимером (рис. 7).

Рисунок 7. Узелки блок-сополимера пропилена и этена рассеивают энергию удара и предотвращают растрескивание.

 

Содержание этилена в блок-сополимере больше (от 5 до 15%), чем в случайно чередующихся сополимерах.Он обладает резиноподобными свойствами, более прочен и менее хрупок, чем статистический сополимер. Следовательно, композит особенно полезен при изготовлении ящиков, труб, мебели и игрушек, где требуется прочность.

При полимеризации этилена, пропена и третьего мономера, диена, образуется каучук, известный как EPDM ( E теен, P ропен, D иен, поли M этилен. Этен и пропен молекулы полимеризуются с образованием очень длинных молекулярных цепей с несколькими тысячами молекул мономера в цепочке.

Полимеризация обычно осуществляется в растворе с использованием катализатора Цейглера-Натта, но в последнее время очень успешно используются металлоцены. Обычно содержание этилена составляет около 60%, а содержание диена колеблется от 2 до 7%. Полимерная цепь имеет структуру

, где R содержит одну углерод-углеродную двойную связь.

Как видно из формулы, это блок-сополимер.

Поскольку диен (обычно ЭНБ-этилиденнорборнен) имеет две двойные связи, одна используется в цепи, а другая используется для формирования трехмерной структуры.Реактивные центры являются боковыми (не частью основной цепи) и соединяются вместе в следующей части процесса, когда полимер нагревается с серой, процесс, используемый для вулканизации каучука. Двумерная структура, показанная выше, становится трехмерной.

 

 

Дата последнего изменения: 21 августа 2016 г.

Поли(АДФ-рибоза) (PAR) полимер является сигналом смерти

Рис.3.

Вмешательство в передачу сигналов PAR снижает гибель нейронов, вызванную NMDA. ( A ) Иммунодефицит…

Рис. 3.

Вмешательство в передачу сигналов PAR снижает гибель нейронов, вызванную NMDA. ( A ) Иммунодеплеция очищенного полимера PAR ( Верхний ) и SN(PAR) ( Нижний ) антителом против PAR. Супернатанты после иммунопреципитации имеют пониженный уровень полимеров PAR.NRS, нормальная кроличья сыворотка; Pre-Im, преиммунная сыворотка; α-Par, антитело против Par. ( B ) Предварительная обработка нейтрализующей антисывороткой против PAR снижает NMDA-индуцированную гибель нейронов. Антисыворотку против PAR, нормальную кроличью сыворотку или преиммунную сыворотку доставляли в нейроны коры с помощью реагента BioPorter. Через 3 ч после доставки нейроны обрабатывали NMDA (500 мкМ в течение 5 мин). Гибель клеток оценивали через 18–24 ч с помощью окрашивания Hoechst и PI. Данные представляют собой среднее ± SEM, n = 6–8; *, P < 0.05. ( C ) Нейроны коры головного мозга инфицировали цитозольной формой (экзон-1 удален) аденовирусной конструкцией PARG (Av PARG WT) или каталитически неактивным (Av PARG Mut) вирусом, и через 48 часов клетки собирали в буфер для лизиса, содержащий ингибиторы протеазы. Из-за низких базовых уровней PARG неопределяемые уровни PARG наблюдаются в культурах, обработанных адено-GFP и PBS, тогда как высокие уровни экспрессии PARG наблюдаются в культурах, обработанных вирусом Av PARG WT или Av PARG Mut. ( D ) Сверхэкспрессия цитозольного PARG дикого типа снижает уровни PAR в нейронах коры после обработки NMDA.Нейроны [11 дней in vitro (DIV)] инфицировали цитозольным WT с делецией экзона 1 (Av PARG WT) и мутантными (Av PARG mut) аденовирусными конструкциями PARG или GFP-аденовирусной контрольной конструкцией (Av GFP) . Через 48 ч трансдуцированные культуры обрабатывали NMDA (500 мкМ в течение 5 мин), нейроны собирали в указанные моменты времени и подвергали вестерн-блоттингу с антителом против PAR. Эти эксперименты ( А , С и D ) были воспроизведены в отдельных экспериментах по крайней мере три раза с аналогичными результатами.( E ) Сверхэкспрессия PARG уменьшает NMDA-индуцированную гибель нейронов. Нейроны (12 DIV) инфицировали вирусом Av PARG WT или каталитически неактивным вирусом Av PARG Mut, GFP-аденовирусной контрольной конструкцией (Adeno-GFP) или неаденовирусом (PBS). Через 48 ч нейроны обрабатывали NMDA (500 мкМ в течение 5 мин), а через 18–24 ч после введения NMDA клетки окрашивали Hoechst и PI для оценки гибели клеток. Данные представляют собой среднее ± SEM, n = 6; *, P < 0,05.

Poly-Solv 01 Очиститель полимерных остатков

Купить онлайн!

Щелкните здесь, чтобы загрузить лист продукта для печати (PDF)
Щелкните здесь, чтобы загрузить краткое руководство (PDF)

Предназначен для разрыхления и удаления полимерных отложений с технологического оборудования и рабочих зон.Уникальная смесь детергентов, эмульгаторов и многокомпонентных поверхностно-активных веществ, которые быстро разрушают когезионную связь между молекулами полимера и поверхностью, к которой они прилипают. Может использоваться на лентах ленточных прессов, шнековых прессах, резервуарах для подпитки полимера, полах, лестницах — везде, где скользкие остатки полимера представляют проблему

Преимущества использования Poly-Solv 01 в ваших полимерных областях:

  • Быстро убирайте капли и разливы, прежде чем они станут опасными для скольжения.
  • Легко очищает инструменты, используемые для работы на установках для смешивания полимеров.
  • Удаляет остатки полимера, застрявшие в тканях ленточных фильтров, гравитационных лентах, шнековых прессах и другом оборудовании для обработки твердых частиц.
  • Повышает производительность оборудования, экономя ваши деньги.
  • Сведите к минимуму опасность поскользнуться; обезопасьте своих сотрудников.

Poly-Solv 01 Часто задаваемые вопросы

Является ли Poly-Solv 01 вредным для моего оборудования?
Нет, это не так. Poly-Solv 01 не содержит кислот и аммиака. Он был тщательно протестирован и не наносит вреда пластику, металлу или кирпичной кладке.Как и в случае со всеми чистящими средствами, вы должны предварительно протестировать небольшой участок, чтобы убедиться в отсутствии повреждений. Рекомендуемые средства индивидуальной защиты см. в паспорте безопасности.

Как проще всего очистить наш ленточный фильтр-пресс?
С помощью небольшого дозирующего насоса введите Poly-Solv 01 в воду для промывки ленточного пресса. Активируйте при выполнении промывки, чтобы поддерживать ремни в оптимальном чистом состоянии. Мы видели много случаев, когда ремни менялись, когда все, что им действительно было нужно, это хорошая очистка.Свяжитесь с нами для получения помощи в выборе размера и настройке насоса-дозатора. Регулярное использование Poly-Solv 01 продлит срок службы ваших ремней и сэкономит ваши деньги.

Как использовать его в винтовом прессе?
В зависимости от конфигурации вашего конкретного пресса, для первой очистки обильно распылите на шнеки смесь Poly-Solv 01 и воды в соотношении 1/1. Оставьте на 10-20 минут и начните цикл промывки. После первоначальной очистки можно использовать соотношение 1/5. Как и в случае с ленточными прессами, впрыскивание в промывочную воду является самым простым методом применения.

Можно ли использовать его в центрифуге?
Да, можно. Со временем остатки полимера накапливаются в барабане центрифуги. Периодическая очистка удалит эти отложения и повысит производительность. Самый простой способ — подать Poly-Solv 01 напрямую через калибровочную колонку вашего блока смешивания полимеров, через блок смешивания и в центрифугу. В грязной центрифуге вы увидите, как остатки полимера и отложения шлама отрываются от воды центрифуги. Работайте до тех пор, пока центр не станет чистым.

Можно ли использовать его для промывки блоков смешивания полимеров?
Да, вы можете, хотя у нас есть другой продукт, Poly-Solv 02 , разработанный специально для этого применения, который является более эффективным. При использовании Poly-Solv 01 не разбавляйте. Налейте в калибровочную колонку и подайте в дозирующий насос. После подачи продукта используйте минеральное масло, чтобы вымыть очиститель из системы, так как остатки повлияют на полимер. Используйте наш Poly-Solv 02 для более простого и эффективного способа промывки смесителя.

Контейнеры какого размера предлагаются?
Вы можете приобрести его в 1-галлонных кувшинах (4 шт.), 5-галлонных ведрах или 55-галлонных бочках.

Указания по применению:

Это общие рекомендации. Пожалуйста, позвоните для помощи.

Разливы и капли:
Удалите свободно текущую жидкость ветошью или абсорбирующим материалом. Обильно нанесите на остатки полимера и оставьте на 10-20 минут. Встряхните тряпкой или жесткой щеткой, чтобы полностью разрушить пленку, затем смойте водой.Для тяжелых, засохших остатков вам может потребоваться повторить процедуру для полной очистки.

Ленточные прессы/сгустители/шнековые прессы:
Для первой очистки используйте смесь Poly-Solv 01 и воды в пропорции 1:1 в распылителе. Выключите промывочную воду и обильно опрыскайте ремни, пока они не будут полностью покрыты. Poly-Solv имеет синий оттенок, чтобы помочь вам увидеть, какие области были покрыты. Дайте постоять 10-20 минут. Включите промывочную воду и задействуйте ремни. Ваши ремни будут чистыми и более эффективными. После первоначальной очистки вы можете повторить эту процедуру, используя соотношение 1/5 Poly-Solv 01 и воды еженедельно.Чтобы упростить эту задачу, можно установить небольшой дозирующий насос для подачи Poly-Solv 01 в воду для промывки ленты. Затем его можно активировать во время цикла промывки. Обратитесь в компанию Clean Waters за помощью в определении размера насоса и скорости подачи.

Инструменты и насосы
Мы все были там. Вы работали с полимерным насосом, и теперь ваши инструменты защищены. Просто распылите на них Poly-Solv 01, дайте немного постоять и смойте. При восстановлении полимерного насоса замочите фитинги в Poly-Solv 01, чтобы упростить очистку и повторную сборку.

границ | Прогресс в синтезе проводящего полимера поли(3,4-этилендиокситиофена)

1 Введение

Проводящий полимер (CP) был открыт Хидеки Ширакава, Аланом Хигером и Аланом МакДиармидом в 1977 г. (Shirakawa et al., 1977; Park et al. ., 1980; Парк, 1988). Они продемонстрировали, что проводимость полиацетилена можно регулировать на несколько порядков. CP не только имеют схожие электрические свойства с металлом или полупроводником, но также обладают хорошими механическими свойствами, такими как полимер (Heeger, 2001).Таким образом, CP привлекли широкое внимание в печатной электронике, устройствах преобразования и хранения энергии, биологической электронике и т. д. . К настоящему времени известно и интенсивно изучается четыре CP, включающих полиацетилен (PA), полианилин (PANi), полипиррол (PPy) и политиофен (PTh). Хотя ХП имеют приличную проводимость и гибкость, плохая стабильность, вызванная легирующим состоянием, и недостаточный период полураспада проводимости представляют собой серьезную проблему для коммерциализации ХП (Kudoh et al., 1999). Проблема не была решена до изобретения поли(3,4-этилендиокситиофена) (PEDOT) в конце 1980-х годов (Bayer, 1988).

Среди CP PEDOT привлек наибольшее внимание как академических, так и промышленных сообществ из-за его относительно высокой проводимости и замечательной стабильности в условиях окружающей среды, а также его способности быть прозрачным в видимом диапазоне (Bayer, 1988). Было проделано много работ для улучшения проводимости PEDOT, самая высокая проводимость 6 259 См см -1 для тонких пленок и 8797 См см -1 для монокристаллов (Cho et al., 2014; Гуэй и др., 2016). Проводимость является важным параметром для CP, так как она напрямую определяет их области применения. Между тем, улучшение проводимости в основном связано с кристалличностью и легированием PEDOT, что напрямую связано с различными методами синтеза. Процесс полимеризации PEDOT сложен, так как в нем участвует много окислителей и добавок, поэтому небольшое изменение может оказать большое влияние на свойства конечных продуктов. За последние десятилетия исследователи добились огромного прогресса в синтезе PEDOT, но точный контроль его кристалличности для достижения превосходных характеристик по-прежнему остается серьезной проблемой в области синтеза PEDOT.Чтобы полностью понять свойства PEDOT, конъюгированные олигомеры EDOT являются привлекательными материалами в качестве модельной системы. Синтезированы и исследованы производные олиго-ЭДОТ. Было обнаружено, что свойства продукта можно регулировать с помощью длины олигомера, концевой группы и состава мономера (Spicer et al., 2017). Помимо проводимости, исследователи также глубоко обеспокоены биосовместимостью и нетоксичностью PEDOT (da Silva et al., 2018; Meng et al., 2019; Домингес-Альфаро и др., 2021). В недавних исследованиях был получен новый тип биосенсора на основе проводящего полимера путем модификации и полимеризации мономера (da Silva et al., 2018; Meng et al., 2020; Ritzau-Reid et al., 2020). В этом обзоре мы суммировали наиболее используемые методы синтеза PEDOT и тенденции их развития. Рассмотрены и обсуждены метод синтеза и соответствующая проводимость. Наконец, предлагаются проблемы и направления исследований.

2 Методы синтеза PEDOT

Свойства PEDOT (оптическая прозрачность, электрическая проводимость, работа выхода) сильно зависят от противоиона и упаковки полимера PEDOT.Электронная структура и оптические спектры поглощения PEDOT для различных степеней окисления были изучены с использованием теории функционала плотности (DFT) и временной DFT (Zozoulenko et al., 2018). Таким образом, разработка и подготовка PEDOT с превосходными характеристиками имеют решающее значение для реализации его широкого применения. Первоначально PEDOT получали окислительной полимеризацией 3,4-этилендиокситиофена (EDOT). На сегодняшний день методы полимеризации PEDOT можно разделить на три категории (рис. 1): 1) химическая полимеризация; 2) электрохимическая полимеризация; 3) сопряженная полимеризация с участием переходных металлов.

РИСУНОК 1 . Три вида методов полимеризации для PEDOT: химическая полимеризация, электрохимическая полимеризация и полимеризация сочетания переходных металлов. Воспроизведено с разрешения (Lock et al., 2006; Wen and Xu, 2017; Jiang et al., 2020).

2.1 Химическая полимеризация

Химическая полимеризация является наиболее основным и широко используемым методом синтеза PEDOT. С постоянным развитием этот метод стал основным методом получения PEDOT и его производных.Механизм окислительной полимеризации PEDOT можно разделить на две стадии (рис. 2А) (Ha et al., 2004). Сначала мономер ЭДОТ окисляется с образованием катионных радикалов с последующей димеризацией свободных радикалов. Полученный димер, следовательно, подвергается процессу депротонирования, в результате чего образуется активный нейтральный димер, который облегчает реакцию димера в последующем процессе окисления для роста цепи. Нейтральный PEDOT легирован окислителями, анионы окислителей действуют как противоионы для стабилизации заряженного PEDOT (Jiang et al., 2020). Окислители обычно используются в процессе химической полимеризации. Однако PEDOT также можно получить без окислителя путем поликонденсации с помощью кислоты или самополимеризации EDOT (Yin et al., 2013; Tomšík et al., 2020). Окислительная химическая полимеризация делится на окислительную полимеризацию дисперсии PEDOT и химическую полимеризацию на месте в соответствии с различным использованием продуктов. Что касается двух указанных выше способов, то можно получить КП с высокой проводимостью, так как окислитель может одновременно легировать сопряженный ФЭДОТ в процессе реакции.

2.1.1 Окислительно-химическая полимеризация дисперсии PEDOT

Синтез PEDOT методом окислительной химической полимеризации аналогичен получению PPy. В этом методе в качестве окислителя вводили хлорид железа (III), в результате чего получали нерастворимые порошки PEDOT с высокой проводимостью (Heywang and Jonas, 1992; Jiang et al., 2012). Кроме того, в качестве окислителя для синтезировать ПЭДОТ.Прорыв в получении высокопроводящих пленок PEDOT был достигнут после использования в качестве окислителей сульфонатов железа (III) (Jonas et al., 1990). Сульфонаты растворимы в обычных органических растворителях, таких как этанол или н-бутанол, поэтому дисперсии PEDOT могут быть получены путем смешивания EDOT и сульфонатов Fe (III) в этих растворителях. PEDOT с различной микроструктурой можно синтезировать, регулируя метод полимеризации. Манохар и др. разработали метод обратной эмульсионной полимеризации, в котором бис(2-этилгексил)сульфосукцинат натрия и FeCl 3 использовались в качестве темплата и окислителя, для получения нанотрубок PEDOT с диаметром трубок в диапазоне 50–100 нм ( Чжан и др., 2006). Чжан и его сотрудники предложили простой метод самосборки с использованием мягких шаблонов для получения нановолокон PEDOT и нанокубов с контролируемой морфологией и размером путем простого добавления растворителя и настройки соотношения мономера и растворителя (Sun et al., 2017). Дальнейшие исследования показали, что добавление органических оснований в качестве ингибитора в реакционную смесь может не только снизить активность окислителя и, таким образом, замедлить скорость полимеризации, но и отрегулировать рН реакции, тем самым улучшая жизнеспособность и проводимость. в то же время (De Leeuw et al., 1994; Винтер-Дженсен и др., 2005). Эти наблюдения были в основном связаны с образованием толуолсульфокислоты, и ее анионы действуют как противоионы для положительно заряженного PEDOT. Кроме того, добавлением ингибиторов также регулируется кислотность реакционного раствора. Проводимость PEDOT также сильно зависит от температуры и времени реакции. В процессе газофазной полимеризации введение мономеров и добавок тесно связано с температурой окружающей среды реакции.Водяной пар как очиститель протонов играет очень важную роль в проводимости, а удаление протонов напрямую определяется температурой (Goktas et al., 2015). Пероксиды, такие как перекись водорода, алкилгидропероксиды и диацилпероксиды, также могут использоваться в качестве альтернативных окислителей для получения высокопроводящего PEDOT (Jiang et al., 2012).

2.1.2
In-situ Химическая полимеризация PEDOT

In-situ полимеризация относится к окислительной химической полимеризации EDOT непосредственно на подложках в пленкообразующих условиях.PEDOT с регулярной молекулярной структурой и высокой проводимостью может быть получен путем полимеризации in situ (Cho et al., 2014). Механизм реакции полимеризации in situ примерно аналогичен окислительной полимеризации (Fichou, 2008). Как правило, окислительную полимеризацию in situ предпочтительно проводят с ионами железа (III), марганца (IV) или других металлов с подходящей более высокой степенью окисления. Спирторастворимые соли железа сульфокислот являются идеальными окислителями из-за ограниченной растворимости ЭДОТ в воде.Пара-толуолсульфонат был выбран в качестве очень подходящего аниона, а соответствующий толуолсульфонат железа (III) стал наиболее широко используемым окислителем при получении PEDOT методом in situ (Hong et al., 2005). Другие окислители и пероксиды солей металлов также являются эффективными альтернативами.

Полимеризация в литье из раствора PEDOT

Существует три типа полимеризации на месте : полимеризация в литье из раствора (SCP), полимеризация в паровой фазе (VPP) и окислительное химическое осаждение из паровой фазы (oCVD).SCP представляет собой простейший метод для полимеризаций PEDOT in situ, о котором впервые сообщила компания Bayer AG (Jonas et al., 1988). Типичная процедура выполняется следующим образом: ЭДОТ и окислитель сначала растворяют в спирте, затем смесь наливают на целевую подложку с последующей обработкой отжигом для облегчения полимеризации. Наконец, субстраты тщательно промывали для удаления избытка реагентов (рис. 2B, C) (Gueye et al., 2020).

Кинетические исследования показывают, что полимеризация PEDOT определяется самой медленной стадией скорости реакции, в то время как скорость окисления мономера EDOT окислителем с образованием свободных радикалов является самой медленной (Ha et al., 2004; Ким и Зозуленко, 2019). Поэтому окислитель играет очень важную роль в полимеризации. В частности, растворимость, устойчивость к окислению и стабильность окислителя оказывают важное влияние на процесс полимеризации. Анионы в окислителях, таких как Cl , тозилат (Tos ) и сульфонаты, также играют важную роль в полимеризации PEDOT. Эти анионы могут не только нейтрализовать заряд и дополнительно стабилизировать PEDOT (Brooke et al., 2017), но также влиять на скорость реакции, молекулярное расположение, а также проводимость PEDOT (Winther-Jensen et al., 2008). Для окислителей на основе железа стандартный электродный потенциал восстановления катионов постоянен, но различные анионы могут регулировать скорость полимеризации. По сравнению с Cl тозилат (Tos ) приводит к более низкой эффективной силе окисления окислителя. Скорость полимеризации PEDOT может быть снижена железом п-толуолсульфокислоты (III) (Fe(Tos) 3 ), что приводит к более длинной сопряженной цепи и более гладкой микроструктуре PEDOT. Кроме того, улучшается проводимость PEDOT (Brooke et al., 2017). Скорость полимеризации также связана с концентрацией окислителя. Пленки PEDOT, полученные при низкой концентрации окислителя, обладают более высокой проводимостью и меньшей шероховатостью. Тем не менее, остается проблема получения пленок PEDOT с проводимостью более 1000 См см -1 путем оптимизации окислителей. Есть две причины, которые ограничивают улучшение проводимости PEDOT. Одним из них является влияние протонов, которые могут ускорить скорость полимеризации и снизить проводимость.Генерация протонов неизбежна, как показано на рисунке 2А. Другая – побочная реакция, вызванная протонами, которая заставляет большое количество свободных радикалов EDOT реагировать на димеры или тримеры, препятствуя образованию длинноцепочечного PEDOT. Щелочной ингибитор в качестве добавки был впервые предложен De Leeuw et al. (1994). Имидазол использовался в качестве щелочного ингибитора при синтезе PEDOT, который может увеличивать полимерные цепи за счет замедления скорости реакции и ограничения чрезмерного легирования.Пленка PEDOT достигла высокой проводимости 500 См см -1 (Ha et al., 2004). Помимо щелочных добавок, поверхностно-активные вещества и сорастворители также используются в качестве добавок, способствующих синтезу PEDOT с высокой проводимостью. Электропроводность синтезированного ПЭДОТ может достигать 3000 См см -1 с полимерным ПАВ поли(этиленгликоль)-блок-поли(пропиленгликоль)-блок-поли(этиленгликоль) (ПЭГ-ППГ-ПЭГ) и высококипящими точечный сорастворитель (N-метил-2-пирролидон) в качестве добавок (Gueye et al., 2016).

Полимеризация PEDOT в паровой фазе

VPP является еще одним распространенным методом синтеза полимеризации на месте , в которой реагенты участвуют в реакции в газообразном состоянии. Пленки PEDOT, полученные с помощью VPP, показали отличные фотоэлектрические свойства (Rahman et al., 2011; Howden et al., 2013; Li et al., 2015; Brooke et al., 2017). VPP включает три этапа (рис. 2D): 1) нанесение растворителя, содержащего окислитель и/или добавку, на подложку методом обработки в растворе; 2) подвергание покрытой подложки воздействию паров мономера ЭДОТ в закрытой камере для полимеризации; 3) промывка осажденной пленки для удаления остаточного окислителя и адсорбированного мономера (Bhattacharyya et al., 2012; Брук и др., 2017). Реакция окисления протекает на границе между окислителями и мономерами в газовой фазе. Механизм образования пленки PEDOT может быть «снизу вверх», когда смесь окислителей диффундирует вверх, или «сверху вниз», когда мономер диффундирует вниз, но это предположение все еще обсуждается (Jiang et al., 2020).

В методе VPP проблемы, создаваемые окислителями, такие же, как и в SCP, поэтому необходимо использовать ингибитор для контроля скорости реакции. Винтер-Дженсен и Келд Уэст впервые добавили пиридин в качестве ингибитора щелочи в 2004 году.Использование пиридина позволяет не только замедлить скорость полимеризации, но и устранить побочные кислые реакции. Проводимость окончательно полученной пленки PEDOT улучшается, и максимальная проводимость превышает 1000 См см -1 (Winther-Jensen and West, 2004). С точки зрения условий обработки, таких как давление, температура и влажность в реакционной камере, непосредственно влияют на фотоэлектрические свойства PEDOT. Высокоупорядоченная кристаллическая структура может быть получена при 60°C, что значительно улучшает проводимость (Kim et al., 2003). С точки зрения влажности наличие воды полезно для повторения цикла полимеризации, поскольку ее можно использовать в качестве поглотителя протонов на димере EDOT (Fabretto et al., 2009; Mueller et al., 2012; Goktas et al., 2015). ). Проводимость PEDOT была значительно улучшена, а верхняя поверхность пленки стала более гладкой. Однако наличие воды также создает серьезные проблемы для полимеризации. Чрезмерная нагрузка приводит к образованию микрокристаллов в слое окислителя, что делает окислитель неактивным.Обычные соли-оксиданты (FeCl 3 (Cho et al., 2014), Fe(Tos) 3 (Bubnova et al., 2014; Fabretto et al., 2012), Fe(OTf) 3 (Massonnet et al., 2012). al., 2015; Brooke et al., 2018)) показали высокое сродство к воде, что привело к легкому образованию гидратных кристаллитов. Эти кристаллические области вредны для синтезированного PEDOT и серьезно влияют на проводимость. Чтобы решить эту проблему, Zuber et al. использовали амфифильный сополимерный ингибитор ПЭГ-ППГ-ПЭГ, который может ингибировать рост гидратных кристаллов окислителя (Zuber et al., 2008). Наиболее значительным преимуществом метода VPP является значительное улучшение электропроводности продукта. Электропроводность синтезированных монокристаллических нанопроволок PEDOT достигает наибольшего значения в настоящее время, до 8 797 См·см -1 (Cho et al., 2014).

Окислительное химическое осаждение PEDOT из паровой фазы

Метод oCVD представляет собой одностадийный процесс парового синтеза, в котором окислитель и мономер встречаются на целевом субстрате в паровом состоянии и подвергаются окислительной полимеризации.Этот метод позволяет избежать осаждения окислителей на подложке, и можно выбрать окислитель с хорошей летучестью. oCVD было начато в 2006 г. (Lock et al., 2006), и был получен волокнистый PEDOT с высокой проводимостью. Как показано на рисунке 2E, для предотвращения накопления окислителя подложка в реакторе переворачивается над тиглем с окислителем. Поскольку обычно используемые твердые окислители имеют низкую летучесть, а для oCVD требуется, чтобы окислители обладали определенной летучестью, выбор окислителей ограничен.Хотя Fe(Tos) 3 широко используется в VPP, его нельзя использовать в oCVD из-за его плохой летучести. Таким образом, соли галогенов металлов с хорошей летучестью (например, FeCl 3 (Gharahcheshmeh and Gleason, 2018), CuCl 2 (Im et al., 2008)) стали основным средством лечения ССЗ. Чтобы лучше контролировать концентрацию окислителя, были разработаны жидкие окислители, такие как пятиокись сурьмы (SbCl 5 ) (Nejati et al., 2014) и триоксид ванадия (VOCl 3 ) (Nejati and Lau, 2011). для метода oCVD в последние годы.По сравнению с твердым окислителем поверхностную концентрацию и скорость потока жидкого окислителя VOCl 3 можно удобно регулировать во время реакции (Gharahchesshmeh and Gleason, 2018). Ориентация PEDOT (лицом или ребром) сильно коррелирует с проводимостью. Гриссом и его коллеги использовали жидкие и твердые окислители соответственно. Жидкими окислителями можно легко регулировать коэффициент насыщения окислителей (OSR). PEDOT, полученный с использованием жидких окислителей, имеет ориентацию лицом к лицу, тогда как PEDOT, полученный с использованием твердых окислителей, имеет ориентацию ребром (Gharahchesshmeh et al., 2019). Пленка PEDOT с ориентацией лицом к лицу демонстрирует самую высокую электрическую проводимость в плоскости 2800 См см -1 и наибольшую оптическую ширину запрещенной зоны 2,9 эВ. В дополнение к жидким окислителям также сообщалось о летучих окислителях, таких как газообразные галогены. Электропроводность полученной пленки Br-PEDOT без дополнительной обработки составляет 380 См см -1 Ом при 80°C, что значительно выше, чем у пленки PEDOT, полученной с использованием хлорида железа в качестве окислителя при той же температуре, а Пленка Br-PEDOT более стабильна (Chelawat et al., 2010). Однако было показано, что газообразные галогены повреждают аппарат из-за коррозии во время реакции. В VPP проводимость пленки PEDOT можно значительно улучшить, используя некоторые добавки. Однако отсутствие подходящих летучих добавок ограничивает дальнейшее увеличение проводимости при oCVD. Следовательно, необходимо оптимизировать параметры осаждения, такие как температура подложки, давление и поток пара, чтобы улучшить характеристики пленок PEDOT в oCVD. Угур и др. (2015) сообщили, что размер зерна PEDOT можно регулировать, регулируя температуру подложки.

2.2 Электрохимическая полимеризация

Электрохимическая полимеризация (рис. 2F) для получения PEDOT была впервые продемонстрирована в 1988 г. (Heywang et al., 1988), и ее концепция аналогична концепции окислительной химической полимеризации. Самая большая разница с окислительной химической полимеризацией заключается в том, что не используются никакие окислители. При электрополимеризации ЭДОТ окисляется под действием приложенного потенциала, и полимеризация происходит на электроде. Для электрополимеризации требуется трехэлектродная система (противоэлектрод, электрод сравнения и рабочий электрод) и раствор электролита.Раствор электролита обычно содержит небольшие молекулы в качестве электролитов, и обычно используемые электролиты представляют собой перхлорат лития (LiClO 4 ), гексафонат 1-бутил-3-метилимидазолия (BMIMPF 6 ) и бис (трифторметосульфонил) амид лития (LiTFSI). (Зотти и др., 2003; Кулебрас и др., 2014). В процессе электрополимеризации анионы электролита легируют в PEDOT в качестве противоионов для стабилизации заряда в PEDOT. Кроме того, анионы сильно влияют на морфологию, фотоэлектрические свойства и механические свойства пленок PEDOT (Zotti et al., 2003; Поверенов и др., 2010; Кулебрас и др., 2014). Следовательно, электролит можно изменить, чтобы ввести различные противоионы, а затем можно отрегулировать проводимость пленки PEDOT. Максимальная проводимость PEDOT, полученного путем электрополимеризации, составляет около 2000 См·см -1 путем корректировки электролитов (Culebras et al., 2014). Легирование и дедопирование пленок PEDOT можно осуществить, изменяя приложенный потенциал и направление реакции электрополимеризации. Соответственно, оптоэлектронные свойства (т.g., ионная/электрическая проводимость, прозрачность и коэффициент Зеебека) могут быть настроены (Bubnova et al., 2012; Nguyen and Lee, 2016; Teran and Reynolds, 2017; van de Burgt et al., 2017; Jiang et al. , 2020).

2.3 Полимеризация при взаимодействии с переходными металлами

Вдохновленные ролью переходных металлов в полимеризации при взаимодействии тиофеновых полимеров, Yamamoto et al. использовали комплексы никеля переходного металла для получения нейтрального PEDOT с использованием (рис. 2G) (Yamamoto and Abla, 1999).PEDOT, полученный этим методом, имеет черный цвет, нерастворим в воде и не проводит электричество. Поэтому этот метод не получил широкого распространения.

3 Заключение и перспективы

ПЭДОТ, как уникальный ХП, обладает высокой электропроводностью, высокой устойчивостью к окружающей среде, высокой прозрачностью видимого спектра и способностью к многоцелевой обработке, что делает его перспективным для применения во многих областях. В этом обзоре мы в основном обобщили методы полимеризации PEDOT, такие как химическая полимеризация (E.g., SCP, VPP, oCVD), электрохимическая полимеризация и сопряженная полимеризация с участием переходных металлов. Кратко проанализированы факторы, влияющие на эффективность PEDOT. Обобщено развитие проводимости ПЭДОТ при различных методах полимеризации. Обсуждены существующие проблемы и пути решения PEDOT при различных методах полимеризации. Хотя в синтезе PEDOT был достигнут большой прогресс, в синтезе высококачественного PEDOT все еще существуют большие проблемы.Во-первых, проводимость синтезированного ПЭДОТ недостаточно высока, и вопрос о том, как улучшить проводимость синтезированного ПЭДОТ до 10 4 См см -1 или даже выше, остается проблемой. Хотя для улучшения проводимости использовалось множество стратегий, PEDOT не может производиться серийно, а условия приготовления суровы. Кроме того, механизм проводимости синтезированного PEDOT заслуживает дальнейшего изучения для фундаментальной оптимизации проводимости PEDOT. Наконец, для различных методов синтеза мы должны разработать новые направления применения и полностью раскрыть потенциал PEDOT.

Вклад авторов

ZL и YJ разработали концепцию обзора. С.Н. подготовил рукопись, провел поиск обновленной библиографии и подготовил рисунки. ZL, YY и YJ пересмотрели, исправили и отредактировали рукопись.

Финансирование

Эта работа была поддержана Фондом фундаментальных исследований Университета Цзясин (№ CDN70518005, № CD70520065), Исследовательской программой общественного благосостояния Цзясин в 2019 году (№ 2019AY11007), ведущим планом Innovation Jiaxing Elite.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Примечания издателя

Все претензии, изложенные в этой статье, принадлежат исключительно авторам и не обязательно представляют претензии их дочерних организаций, издателя, редакторов и рецензентов. Любой продукт, который может быть оценен в этой статье, или претензии, которые могут быть сделаны его производителем, не гарантируются и не поддерживаются издателем.

Ссылки

Bayer, AJEP (1988). Политиофены, способ их получения и их применение . US-4959430-A, 339340.

Google Scholar

Бхаттачарья Д., Хауден Р. М., Боррелли Д. К. и Глисон К. К. (2012). Парофазный окислительный синтез сопряженных полимеров и их применение. Дж. Полим. науч. Б Полим. физ. 50, 1329–1351. doi:10.1002/polb.23138

CrossRef Full Text | Google Scholar

Брук, Р., Коттис П., Талеми П., Фабретто М., Мерфи П. и Эванс Д. (2017). Последние достижения в области синтеза проводящих полимеров из паровой фазы. Прог. Матер. науч. 86, 127–146. doi:10.1016/j.pmatsci.2017.01.004

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Брук Р., Франко-Гонсалес Дж. Ф., Виджератне К., Павлопулу Э., Галлиани Д., Лю Х. и др. (2018). Поли(3,4-этилендиокситиофен)-трифторметансульфонат, синтезированный в паровой фазе, в качестве прозрачного проводящего материала. Дж. Матер. хим. А. 6, 21304–21312. doi:10.1039/c8ta04744h

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бубнова О., Берггрен М. и Криспин Х. (2012). Настройка термоэлектрических свойств проводящих полимеров в электрохимическом транзисторе. Дж. Ам. хим. соц. 134, 16456–16459. doi:10.1021/ja305188r

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бубнова О., Хан З. У., Ван Х., Браун С., Эванс Д. Р., Фабретто М. и др. (2014).Полуметаллические полимеры. Нац. Матер. 13, 190–194. doi:10.1038/nmat3824

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Челават Х., Ваддираджу С. и Глисон К. (2010). Конформные проводящие тонкие пленки поли(3,4-этилендиокситиофена), нанесенные с использованием брома в качестве окислителя в полностью сухом процессе окислительного химического осаждения из паровой фазы. Хим. Матер. 22, 2864–2868. doi:10.1021/cm100092c

CrossRef Full Text | Google Scholar

Чо, Б., Пак, К.С., Бэк, Дж., О, Х.С., Ли, Ю.Э. К. и Сунг М.М. (2014). Монокристаллические поли(3,4-этилендиокситиофеновые) нанопроволоки со сверхвысокой проводимостью. Нано Летт. 14, 3321–3327. doi:10.1021/nl500748y

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Корради Р. и Армс С. (1997). Химический синтез поли(3,4-этилендиокситиофена). Синтез. Встретились. 84, 453–454. doi:10.1016/S0379-6779(97)80828-4

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Кулебрас, М., Гомес, К.М., и Кантареро, А. (2014). Улучшенные термоэлектрические характеристики PEDOT с различными противоионами, оптимизированными путем химического восстановления. Дж. Матер. хим. А. 2, 10109–10115. doi:10.1039/C4TA01012D

Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

да Силва, А.К., и де Торрези, С.И.К. (2019). Достижения в области проводящих, биоразлагаемых и биосовместимых сополимеров для биомедицинских приложений. Фронт. Матер. 6, 98. doi:10.3389/fmats.2019.00098

CrossRef Full Text | Google Scholar

да Силва, А.К., Аугусто Т., Андраде Л.Х. и де Торрези С.И.К. (2018). Однореакторный биокаталитический синтез биоразлагаемого электроактивного макромономера на основе 3,4-этилендиокситиофена и поли(1-молочной кислоты). Матер. науч. англ. К. Матер. биол. заявл. 83, 35–43. doi:10.1016/j.msec.2017.09.007

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Де Леу Д. М., Краакман П., Бонгартс П., Мутсарс К. и Клаассен Д. (1994). Гальваническое покрытие проводящих полимеров для металлизации изоляторов. Синтез. Встретились. 66, 263–273. doi:10.1016/0379-6779(94)-0

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Домингес-Альфаро А., Габирондо Э., Алегрет Н., ДеЛеон-Альмасан С. М., Эрнандес Р., Вальехо-Иллараменди А. и др. (2021). Проводящие и биосовместимые сополимеры PEDOT-Graft-PLA для 3D-печати методом прямого письма чернилами. Макромоль. Быстрое общение. 42, е2100100. doi:10.1002/marc.202100100

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Фабретто, М.В., Эванс Д.Р., Мюллер М., Зубер К., Ходжати-Талеми П. и Шорт Р.Д. (2012). Полимерный материал с металлоподобной проводимостью для органических электронных устройств следующего поколения. Хим. Матер. 24, 3998–4003. doi:10.1021/cm302899v

CrossRef Full Text | Google Scholar

Фабретто М., Зубер К., Холл К., Мерфи П. и Гриссер Х. Дж. (2009). Роль воды в синтезе и работе электрохромных устройств PEDOT, полимеризованных в паровой фазе. Дж.Матер. хим. 19, 7871–7878. doi:10.1039/b4e

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гарахчешмех, М. Х., и Глисон, К. К. (2018). Изготовление устройств на основе окислительно-химического осаждения из паровой фазы (oCVD) синтеза проводящих полимеров и связанных с ними сопряженных органических материалов. Доп. Матер. Интер. 6, 1801564. doi:10.1002/admi.201801564

CrossRef Full Text | Google Scholar

Гарахчешмех М. Х., Таваколи М. М., Глисон Э. Ф., Робинсон, М.Т., Конг, Дж., и Глисон, К.К. (2019). Настройка, оптимизация и интеграция перовскитных солнечных элементов в ультратонкие поли(3,4-этилендиокситиофеновые) пленки с помощью одноэтапного полностью сухого процесса. науч. Доп. 5, 0414. doi:10.1126/sciadv.aay0414

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Гуйе М. Н., Карелла А., Фор-Винсент Дж., Демадрилль Р. и Симонато Ж.-П. (2020). Прогресс в понимании структуры и транспортных свойств материалов на основе PEDOT: критический обзор. Прог. Матер. науч. 108, 100616. doi:10.1016/j.pmatsci.2019.100616

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Gueye, M.N., Carella, A., Massonnet, N., Yvenou, E., Brenet, S., Faure-Vincent, J., et al. (2016). Разработка структуры и примесей в тонких пленках PEDOT: практические инструменты для резкого повышения проводимости. Хим. Матер. 28, 3462–3468. doi:10.1021/acs.chemmater.6b01035

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Гимар, Н.К., Гомес Н. и Шмидт CE (2007). Проводящие полимеры в биомедицинской инженерии. Прог. Матер. науч. 32, 876–921. doi:10.1016/j.progpolymsci.2007.05.012

CrossRef Full Text | Google Scholar

Ха, Ю. Х., Николов, Н., Поллак, С. К., Мастранжело, Дж., Мартин, Б. Д., и Шашидхар, Р. (2004). На пути к прозрачному высокопроводящему поли(3,4-этилендиокситиофену). Доп. Функц. Матер. 14, 615–622. doi:10.1002/adfm.200305059

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Хигер, А.Дж. (2001). Полупроводниковые и металлические полимеры: четвертое поколение полимерных материалов (Нобелевская лекция). Анжю. хим. Междунар. Редактировать. 40, 2591–2611. doi:10.1002/1521-3773(20010716)40:14<2591:AID-ANIE2591>3.0.CO;2-0

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Хейванг Г., Джонас Ф., Хайнце Дж. и Дитрих М. Дж. П. Д. (1988). 412 А1 (Байер АГ). DE 38, 4323.

Google Scholar

Heywang, G., and Jonas, F.(1992). Поли(Алкилендиокситиофен) S-новые, очень стабильные проводящие полимеры. Доп. Матер. 4, 116–118. doi:10.1002/adma.19920040213

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Хонг, К. Х., О, К. В., и Канг, Т. (2005). Получение и свойства электропроводящего текстиля с помощью полимеризации на месте поли(3,4-этилендиокситиофена). J. Appl. Полим. науч. 97, 1326–1332. doi:10.1002/app.21835

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Howden, R.М., Флорес, Э. Дж., Булович, В., и Глисон, К. К. (2013). Применение окислительного химического осаждения из паровой фазы (oCVD) PEDOT к текстурированной и неплоской геометрии фотоэлектрических устройств для улучшенного захвата света. Орг. Электрон. 14, 2257–2268. doi:10.1016/j.orgel.2013.05.004

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Хьюп, Дж., Вольф, Г., и Джонас, Ф. (1995). DMS-E — общепризнанный принцип на новой основе. Сквозной контакт печатных плат с использованием проводящих полимеров. Galvanotechnik (Германия) 86, 3404–3411.

Google Scholar

Im, S.G., Kusters, D., Choi, W., Baxamusa, S.H., Van de Sanden, M., and Gleason, K.K. (2008). Конформное покрытие поли(3,4-этилендиокситиофеновых) пленок с настраиваемой нанопористостью посредством окислительного химического осаждения из паровой фазы. САУ Нано 2, 1959–1967 гг. doi:10.1021/nn800380e

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Цзян, К., Чен, Г., и Ван, X. (2012).Высококонверсионный синтез поли(3,4-этилендиокситиофена) методом химической окислительной полимеризации. Синтез. Встретились. 162, 1968–1971. doi:10.1016/j.synthmet.2012.09.008

CrossRef Full Text | Google Scholar

Цзян Ю., Лю Т. и Чжоу Ю. (2020). Последние достижения в области синтеза, свойств, методов изготовления пленок, модификаций поли(3,4-этилендиокситиофена) и применения в фотоэлектрических элементах, обработанных раствором. Доп. Функц. Матер. 30, 2006213. doi:10.1002/adfm.202006213

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джонас Ф., Хейванг Г., Шмидтберг В., Хайнце Дж. и Дитрих М. Дж. П. А. (1988). (Байер АГ). EP 339 340, 22.

Google Scholar

Джонас Ф., Хейванг Г., Шмидтберг В., Хайнце Дж. и Дитрих М. (1990). Политиофены, способ их получения и их использования (патенты Google) . США-4959430-А.

Google Scholar

Ким Д., Зозуленко И.(2019). Почему Pristine PEDOT окисляется до 33%? Теория функционала плотности Исследование механизма окислительной полимеризации. J. Phys. хим. Б. 123, 5160–5167. doi:10.1021/acs.jpcb.9b01745

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ким Дж., Ким Э., Вон Ю., Ли Х. и Су К. (2003). Получение и характеристики проводящей тонкой пленки поли(3,4-этилендиокситиофена) методом парофазной полимеризации. Синтез. Встретились. 139, 485–489. дои: 10.1016/s0379-6779(03)00202-9

CrossRef Full Text | Google Scholar

Кудо Ю., Аками К. и Мацуя Ю. (1999). Твердотельный электролитический конденсатор с высокостабильным проводящим полимером в качестве противоэлектрода. Синтез. Встретились. 102, 973–974. doi:10.1016/S0379-6779(98)01012-1

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Li, Y., Mao, L., Tang, F., Chen, Q., Wang, Y., Ye, F., et al. (2015). Устойчивые к окружающей среде гибкие органические солнечные элементы большой площади с использованием гибрида серебряной сетки с поли(3,4-этилендиокситиофеновым) катодом, полимеризованным в паровой фазе. Сол. Энерг. Мат. Сол. С. 143, 354–359. doi:10.1016/j.solmat.2015.07.022

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Лок, Дж. П., Им, С. Г., и Глисон, К. К. (2006). Окислительное химическое осаждение из паровой фазы электропроводящих пленок поли(3,4-этилендиокситиофена). Макромолекулы 16, 5326–5329. doi:10.1021/ma060113o

CrossRef Full Text | Google Scholar

Массонне Н., Карелла А., де Гейер А., Фор-Винсент Дж. и Симонато Дж.П. (2015). Металлическое поведение легированных кислотой высокопроводящих полимеров. Хим. науч. 6, 412–417. doi:10.1039/c4sc02463j

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Менг Л., Тернер А. П. Ф. и Мак В. К. (2019). Модулирование кинетики электрода для различения дофамина с помощью интерфейса PEDOT:COOH, легированного отрицательно заряженным трикарбоксилатом. Приложение ACS Матер. Интер. 11, 34497–34506. doi:10.1021/acsami.9b12946

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Мэн, Л., Тернер, А.П.Ф., и Мак, В.К. (2020). Настраиваемая трехмерная нановолокнистая и биофункционализированная сеть PEDOT, исследуемая в качестве биосенсора на основе проводящего полимера. Биосенс. Биоэлектрон. 159, 112181. doi:10.1016/j.bios.2020.112181

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Мюллер М., Фабретто М., Эванс Д., Ходжати-Талеми П., Грубер К. и Мерфи П. (2012). Вакуумно-парофазная полимеризация PEDOT с высокой проводимостью: роль ПЭГ-ППГ-ПЭГ, происхождение воды и выбор окислителя. Полимер 53, 2146–2151. doi:10.1016/j.polymer.2012.03.028

CrossRef Full Text | Google Scholar

Неджати С., Минфорд Т. Е., Смолин Ю. Ю. и Лау К. К. С. (2014). Улучшенное хранение заряда ультратонких политиофеновых пленок в пористых наноструктурах. ACS Nano 8, 5413–5422. doi:10.1021/nn500007c

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Нгуен, В. К., и Ли, П. С. (2016). Явления памяти с резистивным переключением в PEDOT PSS: сосуществование эффекта переключаемого диода и памяти с однократным чтением. науч. Rep. 6, 19594. doi:10.1038/srep19594

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Park, Y.W., Park, C., Lee, Y.S., Yoon, C.O., Shirakawa, H., Suezaki, Y., et al. (1988). Электропроводность высокоориентированного полиацетилена. Твердотельный. коммун. 65 (2), 147–150. doi:10.1016/0038-1098(88)

-8

CrossRef Full Text | Google Scholar

Park, Y.W., Heeger, A.J., Druy, M.A., and MacDiarmid, A.G. (1980).Электрический транспорт в легированном полиацетилене. J. Chem. физ. 73, 946–957. doi:10.1063/1.440214

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Поверенов Э., Ли М., Битлер А. и Бендиков М. (2010). Основное влияние растворителя для электрополимеризации на морфологию и электрохромные свойства пленок PEDOT. Хим. Матер. 22, 4019–4025. doi:10.1021/cm100561d

CrossRef Full Text | Google Scholar

Рахман М. А., Рахим А., Манируззаман М., Ян К., Ли К., Нам Х. и др. (2011). Недорогие органические солнечные элементы, не содержащие ITO, с высокопроводящими анодами из поли(3,4-этилендиокситиофена): п-толуолсульфонат. Сол. Энерг. Мат. Сол. С. 95, 3573–3578. doi:10.1016/j.solmat.2011.09.019

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Ритцау-Рид, К. И., Спайсер, К. Д., Гельми, А., Григсби, К. Л., Пондер, Дж. Ф., Беммер, В., и др. (2020). Электроактивная платформа Oligo-EDOT для инженерии нервной ткани. Доп. Функц.Матер. 30, 2003710. doi:10.1002/adfm.202003710

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Розлосник, Н. (2009). Новые направления в медицинских биосенсорах с использованием электродов на основе производных поли(3,4-этилендиокситиофена). Анал. Биоанал. хим. 395, 637–645. doi:10.1007/s00216-009-2981-8

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ширакава Х., Луи Э. Дж., МакДиармид А. Г., Чанг С. К. и Хигер А.Дж. (1977). Синтез электропроводящих органических полимеров: галогенпроизводные полиацетилена, (CH) X . J. Chem. соц. хим. коммун. 16, 578–580. doi:10.1039/C39770000578

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Спайсер, К. Д., Бут, М. А., Мавад, Д., Армгарт, А., Нильсен, С. Б., и Стивенс, М. М. (2017). Синтез гетеробифункциональных производных олиго-ЭДОТ с концевыми группами. Хим. 2, 125–138. doi:10.1016/j.chempr.2016.12.003

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Сан, Т., Ван, Дж.-Дж., Хосо, Н.А., Ю, Л. и Чжан, Ю. (2017). Легкий синтез поли(3,4-этилендиокситиофена) наноструктуры с контролируемой морфологией с использованием технологии мягкого шаблона с водным поверхностно-активным веществом. Матер. лат. 191, 61–64. doi:10.1016/j.matlet.2016.12.135

CrossRef Full Text | Google Scholar

Теран, Н. Б., и Рейнольдс, Дж. Р. (2017). Дискретные донорно-акцепторные конъюгированные системы в нейтральном и окисленном состояниях: значение для молекулярного дизайна высококонтрастных электрохромных материалов. Хим. Товарищ . 29, 1290–1301. doi:10.1021/acs.chemmater.6b04725

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Томшик Э., Иванко И., Свобода Ю., Шеденкова И., Жигунов А., Громадкова Ю. и др. (2020). Метод приготовления растворимого PEDOT: самополимеризация EDOT без окислителя при комнатной температуре. Макромоль. хим. физ. 221, 2000219. doi:10.1002/macp.202000219

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Угур А., Катмис Ф., Ли М., Wu, L., Zhu, Y., Varanasi, K.K., et al. (2015). Низкоразмерные механизмы проводимости в высокопроводящих и прозрачных сопряженных полимерах. Доп. Матер. 27, 4604–4610. doi:10.1002/adma.201502340

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ван де Бургт Ю., Лубберман Э., Фуллер Э. Дж., Кин С. Т., Фариа Г. К., Агарвал С. и др. (2017). Энергонезависимое органическое электрохимическое устройство как низковольтный искусственный синапс для нейроморфных вычислений. Нац. Матер. 16, 414–418. doi:10.1038/nmat4856

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Вэнь Ю. и Сюй Дж. (2017). Научная важность водообрабатываемого ПЭДОТ-ПСС и подготовка, задача и новое применение в датчиках его пленочного электрода: обзор. Дж. Полим. науч. пол. хим. 55, 1121–1150. doi:10.1002/pola.28482

CrossRef Full Text | Google Scholar

Винтер-Дженсен Б., Брейби Д. и Уэст К. (2005).Ингибируемая основанием окислительная полимеризация 3,4-этилендиокситиофена с тозилатом железа (III). Синтез. Встретились. 152, 1–4. doi:10.1016/j.synthmet.2005.07.085

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Винтер-Дженсен Б. и Уэст К. (2004). Полимеризация 3,4-этилендиокситиофена в паровой фазе: путь к высокопроводящим полимерным поверхностным слоям. Макромолекулы 37, 4538–4543. doi:10.1021/ma049864l

CrossRef Full Text | Google Scholar

Винтер-Йенсен, Б., Forsyth, M., West, K., Andreasen, J.W., Bayley, P., Pas, S., et al. (2008). Переходы порядок–беспорядок в поли(3,4-этилендиокситиофене). Полимер 49, 481–487. doi:10.1016/j.polymer.2007.11.055

CrossRef Full Text | Google Scholar

Ямамото Т. и Абла М. (1999). Синтез нелегированного поли(3,4-этилендиокситиофена) и его спектроскопические данные. Синтез. Встретились. 100, 237–239. doi:10.1016/S0379-6779(99)00005-3

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Инь Ю., Ли, З., Джин, Дж., Туси, К., и Ся, Дж. (2013). Легкий синтез поли(3,4-этилендиокситиофена) кислотно-ассистированной поликонденсацией 5-бром-2,3-дигидротиено[3,4-B][1,4]диоксина. Синтез. Встретились. 175, 97–102. doi:10.1016/j.synthmet.2013.05.001

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Zhang, X., Lee, J.-S., Lee, G.S., Cha, D.-K., Kim, M.J., Yang, D.J., et al. (2006). Химический синтез нанотрубок PEDOT. Макромолекулы 39, 470–472. doi:10.1021/ma051975c

CrossRef Full Text | Google Scholar

Зотти, Г., Zecchin, S., Schiavon, G., Louwet, F., Groenendaal, L., Crispin, X., et al. (2003). Электрохимические и РФЭС исследования роли мономерных и полимерных сульфонатных противоионов в синтезе, составе и свойствах поли(3,4-этилендиокситиофена). Макромолекулы 36, 3337–3344. doi:10.1021/ma021715k

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Зозуленко И., Сингх А., Сингх С. К., Гескин В., Криспин X. и Берггрен М. (2018). Поляроны, биполяроны и абсорбционная спектроскопия PEDOT. Приложение ACS Полим. Матер. 1, 83–94. doi:10.1021/acsapm.8b00061

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Зубер К., Фабретто М., Холл К. и Мерфи П. (2008). Улучшенная проводимость PEDOT за счет подавления образования кристаллитов в тозилате Fe (III) во время полимеризации в паровой фазе. Macromol Rapid Comm. 29, 1503–1508. doi:10.1002/marc.200800325

CrossRef Full Text | Google Scholar

Универсальная полимерная платформа для биомедицины

Нековалентно связанная доставка лекарств

PAOx в качестве наполнителя в лекарственной форме

Возможно, наиболее очевидным вкладом полимеров в доставку лекарств является их использование в качестве наполнителей, когда АФИ диспергируют вместе с полимером, который служит матрицей для улучшения профиля растворимости лекарств.Поиск новых вспомогательных веществ для лекарств мотивирован плохой растворимостью в воде примерно 90% недавно разработанных лекарств. 25 Горячая экструзия расплава (HME) или распылительная сушка соответствующих полимеров вместе с API позволяет образовывать твердые растворы, в которых лекарство стабилизируется в аморфной форме, значительно повышая его растворимость и биодоступность.

Де Геест и др. готовили таблетированные составы метопролола тартрата/PEtOx и фенофибрата/PEtOx посредством HME с использованием Aquazol.Как для гидрофильного метопролола тартрата, так и для гидрофобного фенофибрата профили высвобождения могут либо ускоряться, либо замедляться за счет изменения молекулярной массы полимера. 26 Urbanova et al. продемонстрировали аналогичную возможность настройки профиля высвобождения ацетилсалициловой кислоты в твердых дисперсиях с PEtOx. 27 Кроме того, было показано, что составы PAOx значительно повышают стабильность чувствительных каннабиноидов, работая значительно лучше, чем современные коммерческие полимеры. 28 Недавно разработанные методы производства PAOx с высокой молекулярной массой и низкой дисперсностью 29 , необходимые для применения в фармацевтике, должны ускорить использование PAOx в лекарственных препаратах.

Мицеллярные системы на основе PAOx

Амфифильные полимеры самоорганизуются в мицеллы или полимерсомы, морфология которых может быть выбрана путем настройки длины и состава полимера. Мицеллярные системы выгодны, поскольку они могут обеспечить высокую загрузку лекарств с плохой растворимостью в воде, что является проблемой, особенно для многих новых методов лечения рака.Кроме того, мицеллы выигрывают как от пассивного, так и от активного нацеливания, потому что они имеют тенденцию накапливаться в раковых тканях из-за эффекта повышенной проницаемости и удержания (EPR), служа платформой для включения целевых групп.

PAOx позволяют получить строго определенную структуру и состав полимера, что позволяет точно регулировать гидрофильно-гидрофобный баланс полимера путем сополимеризации и, таким образом, контролировать размер мицелл и свойства высвобождения лекарственного средства. Большинство описанных мицеллярных систем на основе PAOx имеют гибридную диблочную структуру PAOx-полиэфир (PAOx-PE) или трехблочную структуру АБК, синтезированную последовательным добавлением гидрофильных и гидрофобных мономеров 2-оксазолина.

Чжао и его коллеги использовали Boc-NH-PEtOx-OH в качестве макроинициатора для полимеризации ε-капролактона и впоследствии функционализировали гидрофильный PEtOx фолатным фрагментом. Это привело к мицеллам, декорированным фолиевой кислотой, которые могли быть загружены доксорубицином (DOX, продукт № D1515) с емкостью выше 10 мас.%. Эти нановекторы показали лучшую терапевтическую эффективность и меньшую токсичность, чем DOX, при введении голым мышам с опухолями KB. 30 Аналогичная целевая мицеллярная система была загружена индоцианином зеленым, красителем ближнего инфракрасного диапазона, одобренным Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов, позволяющим проводить как визуализацию опухолей, так и эффективную фототермическую терапию опухолей KB in vivo . 31

Во внешнюю оболочку мицеллы может быть включено несколько групп направленного действия для улучшения клеточного поглощения путем комбинирования PAOx с различной функциональностью, как недавно сообщалось для системы PEtOx-b-P(d-l-lactide). 32

Очень хорошо изученная мицеллярная система, разработанная Кабановым, Джорданом и Люксенхофером, включает трехблочную структуру АБК с гидрофобным средним блоком поли(2-н-бутил-2-оксазолина) или PBuOx и двумя внешними блоками PMeOx. 33 Эта полимерная система дает стабильные мицеллы размером менее 100 нм и обладает непревзойденной высокой способностью нагружать противораковые препараты с плохой растворимостью в воде.Для ряда таксоидов нового поколения сообщалось о возможностях загрузки до 50 мас.%, что увеличивает внутреннюю растворимость АФИ до 9000 раз. 34 Синергетические эффекты, возникающие при комбинировании нескольких АФИ в мицеллах, также были отмечены для этих систем мицелл большой емкости. 35 В настоящее время команда Кабанова создает химико-информационную базу данных, чтобы предсказать, какие лекарства могут лучше всего использовать преимущества этих мицеллярных носителей на основе PAOx.

Гидрогели на основе PAOx

Введение функциональности в боковую цепь полимера позволяет использовать широкий спектр стратегий для получения гидрогелей на основе PAOx. 36,37 Lecommandoux et al. введены реакционноспособные аминные звенья вдоль цепи PEtOx путем частичного гидролиза. Полученные сополимеры PEtOx-PEI впоследствии сшивали бис-глицидиловым эфиром в водной среде, в результате чего были получены биосовместимые сферические наногели оптимального размера для доставки лекарств. 38,39 Кроме того, гидрогели для инъекций на основе PEtOx-поли(ε-капролактон)-PEtOx продемонстрировали превосходную биосовместимость по сравнению с коммерческими Matrigel ® и Pluronic ® F127 (номер продуктаP2443) для внутриглазной доставки лекарств в vivo . 40

Даргавилль и др. сополимеризовали MeOx и 2-(дец-9-енил)-2-оксазолин с получением гидрофильных полимеров с алкеновыми боковыми цепями, которые были функционализированы пептидной последовательностью CRGDSG для стимулирования клеточной адгезии. Последующая сшивка в присутствии дитиола давала прозрачные гидрогели однореакторного типа. Мягкие условия процесса гелеобразования позволили инкапсулировать клетки фибробластов во время процесса УФ-опосредованного отверждения, получая трехмерные клеточно-полимерные конструкции, представляющие интерес для тканевой инженерии и регенеративной медицины. 41

Ковалентно связанные лекарственные конъюгаты

PAOx-лекарственное средство и PAOx-белок Конъюгация или PAOxylation

PAO-оксилирование ряда белков, таких как трипсин, каталаза, сывороточный альбумин, инсулин или уриказа, дает конъюгаты с характеристиками, сходными с их пегилированными аналогами. 42,43 Интересно, что конъюгаты PEtOx-инсулин снижают уровень глюкозы в крови на срок до 8 часов, что в четыре раза дольше, чем свободный инсулин. 17 Кабанов и др.функционализировали ряд PAOx с концевыми пиперазиновыми группами NHS-активированным эфиром и получили конъюгаты пероксидазы хрена. 44 Белок сохранил 90% своей активности, и было обнаружено, что клеточное поглощение увеличивается в три-шесть раз по сравнению с немодифицированным белком при использовании амфифильного сополимера PMeOx или PEtOx-b-PBuOx. Подобные сополимеры использовались для конъюгации супероксиддисмутазы 1 (SOD1), показывая усиленное нейрональное поглощение конъюгата in vitro и эффективное прохождение через гематоэнцефалический барьер в vivo . 45

Введение кликабельных групп вдоль гидрофильной цепи PMeOx или PEtOx 46 оказалось эффективной стратегией конъюгации белков и лекарств. Сополимеры MeOx и EtOx с 2-(пент-4-инил)-2-оксазолином, или PynOx, обеспечивают множество точек сцепления для стабилизации вирусоподобных частиц (VLP). Икосаэдрическая ВПЧ была сформирована супрамолекулярной сборкой 180 копий белка оболочки бактериофага Qβ, а ее поверхность была декорирована азидными группами с помощью эфира азидо-N-гидроксисукцинимида.После катализируемого медью азид-алкинового циклоприсоединения (CuAAC) с PMeOx/PEtOx- были получены сополимеры -PynOx, что привело к VLP, обернутым PAOx, с удивительно высокой термической стабильностью. Кроме того, размер частиц может регулироваться длиной полимера и плотностью прикрепления. 47

Компания

Serina Therapeutics использовала аналогичные полимеры PEtOx-ran-PynOx для создания ротиготина с замедленным высвобождением в течение одной недели для лечения болезни Паркинсона. АФИ связывается с полимером посредством клик-химии CuAAC с использованием биоразлагаемого сложноэфирного спейсера, что обеспечивает устойчивое высвобождение лекарственного средства, что приводит к постоянным уровням в плазме. 48 Этот полимер, названный SER-214, в настоящее время проходит фазу I клинических испытаний и, в случае успеха, станет первым одобренным FDA PAOx терапевтическим средством. 24

Хугенбум и др. введены функциональные группы метилового эфира поперек цепи полиоксазолина путем сополимеризации EtOx с 2-метоксикарбонилэтил-2-оксазолином (MestOx). 49 Авторы продемонстрировали, что образующиеся в результате функциональные группы метилового эфира, украшающие полиоксазолиновую цепь, представляют собой очень универсальную реакционноспособную ручку, поскольку широкий спектр группировок может быть введен прямым амидированием с аминами.Этот синтетический подход еще больше расширяет набор инструментов PAOx для получения новых конъюгатов PAOx-лекарство. 50

Будущие многокомпонентные конъюгаты PAOx-API, нагруженные лекарственным средством, определенно будут улучшены за счет добавления молекул-мишеней на концах полимерных цепей, таких как фолатные группы или антитела. Таким образом, в этой увлекательной области имеется достаточно возможностей для развития.

PAOx-функционализированные наночастицы

Наночастицы (НЧ) способны объединять несколько функциональных групп, обладая при этом уникальными оптическими, электронными или магнитными свойствами, и поэтому обладают огромным потенциалом в биомедицинских науках, включая визуализацию и доставку лекарств.При соединении с НЧ ПАОх образуют стелс-корону, которая обеспечивает стабилизацию наночастиц, препятствует их быстрому клиренсу и служит надежным каркасом для включения биоактивных соединений. В этом контексте Бенетти и его коллеги функционализировали PMeOx-OH нитродопамином для функционализации нанокристаллов ZnO, представляющих интерес для визуализации. Функционализация PMeOx с молекулярной массой 4 кДа привела к получению индивидуально диспергированных нанокристаллов с выдающейся стабильностью до 9 месяцев. 51

В дополнение к приданию устойчивости и скрытого эффекта NP термочувствительные свойства PAOx использовались для получения чувствительных или умных NP, которые объединяются при приложении внешних раздражителей. 20 Недавно флуоресцентные НЧ на основе полиорганосилоксана были функционализированы термочувствительным поли(2-изопропил-2-оксазолином) или PiPrOx (, рис. 2, ). При температуре ниже 31 °C наночастицы PiPrOx проявляют противообрастающее поведение при диспергировании в среде, содержащей сыворотку. Однако нагревание выше этой температуры вызывает адсорбцию белков сыворотки на наночастицах, обратимую при понижении температуры. Эта стратегия может быть применена для увеличения агломерации наночастиц в целевых клетках или органах путем применения локального нагревания. 19

Наконец, как и ранее для мицелл и конъюгатов на основе PAOx, PAOx может усиливать проникновение наночастиц через биологические барьеры. Хуторянский и др. использовали 5 кДа PEtOx с концевыми алкиновыми группами для функционализации НЧ тиолированного кремнезема с помощью тиол-еновой химии. Полученные НЧ демонстрировали усиленное проникновение через слизистую оболочку желудка свиньи ex vivo аналогично аналогичным пегилированным НЧ. 52 Принимая во внимание возможность простой настройки состава PAOx и гидрофильно-гидрофобного баланса, ожидается, что дальнейшие разработки позволят создать еще более эффективные средства доставки лекарств с улучшенной способностью проникать через биологические барьеры.

Выводы и перспективы

Большое количество возможностей, предлагаемых полиоксазолинами для создания материалов, которые влияют на широкий спектр биомедицинских приложений, уникальны для этого класса полимеров. PAOx уже продемонстрировали превосходную биосовместимость и стабильность в большом количестве независимых исследований, и первая фаза клинических испытаний полиоксазолинового терапевтического средства на людях продолжается. Благодаря своему структурному и функциональному разнообразию, а также высокому контролю и четкости, которые предлагает полимеризация оксазолинов, PAOx представляют собой очень привлекательную и универсальную платформу для разработки систем доставки лекарств следующего поколения.

Благодарности

В.Р.Р. хотели бы поблагодарить Flanders Innovation and Entrepreneurship за финансовую поддержку.

Поли Полимер! на Contemporary Craft

Poly Poly Polymer! по современному ремеслу Перейти к навигации Перейти к содержимому этой страницы Назад в меню специальных возможностей

Следуя указаниям CDC, мы рекомендуем всем посетителям носить маску.

В январе и феврале SCC предлагает несколько занятий по полимерной глине.Это первая статья из серии, показывающая разнообразие работ, созданных с использованием материала.

Полимерная глина – невероятно универсальный материал. Это синтетический моделирующий состав различных цветов, от полупрозрачного до непрозрачного, металлического и жидкого. Он затвердевает при низкой температуре (между 250 ÷ F и 300°F), что позволяет отверждать его в обычной печи. Во время этого процесса материал не меняет цвет или размер. После отверждения он становится прочным, долговечным, гибким и легким.

С помощью доступных инструментов Его можно сворачивать, листать, формовать, лепить, текстурировать, штамповать, экструдировать, он принимает включения, удерживает чернила и краски, подходит для переноса изображения и шелкографии; после отверждения его можно резать, шлифовать и полировать. Он также поддается имитации техники: стекло (миллефиори), нефрит, коралл, бирюза, слоновая кость, дерево, опал и вообще все, что люди могут себе представить.

Полимер начал использоваться художниками в 1970-х годах. Сейчас он используется в ювелирных изделиях, скульптуре, настенном искусстве, мебели, инсталляциях, мозаичном искусстве, книгах, и это лишь некоторые из его применений.

Но нет ничего лучше изображений, чтобы показать возможности?

Элси Уинтерс
Мэгги Маджио
Лоретта Лэм
Жанна Леман
Донна Като
Селин Шаруо/Грисбле
Ронна Сарвас Витман
Тори Хьюз
Венди Малинов
Форд/Форлано
Синтия Тупс
Джули Икс
Сара Шрайвер
Кэрол Симмонс
Мелани Уэст
Рэйчел Каррен
Дэн Кормье
Кэтлин Дастин
Катрин Ноймайер
Если вы хотите попробовать свои силы в работе с полимерной глиной, Лаура Табакман проведет в SCC два мастер-класса:

Попробуйте: Полимерная глина T013012 Среда, 30 января? @ 6-9

Полимерное ожерелье MM020913b в субботу, 9 февраля, в 10:00?
Лаура Табакман

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.