Полигексагидротриазин - Polyhexahydrotriazine

Полигексагидротриазины (PHTs) являются полимерами гексагидро-1,3,5-триазины, класс гетероциклические соединения по формуле (CH2NR)3. Они одни из самых сильных известных термореактивные пластмассы и устойчивы к растворителям при pH > 3, но разлагаются на мономеры в кислых растворах.

Синтез

Синтез полигексагидротриазинов при комнатной температуре[1]
Поликонденсация из 4,4'-оксидианилин и параформальдегид. При низких температурах образуется полуаминальная динамическая ковалентная сетка, которая пластифицируется примерно на 27%. N-метилпирролидон (NMP) и вода. Нагревание до более высоких температур дает полигексагидротриазин.[2]

Различные PHT были синтезированы при комнатной температуре за один этап в начале 2000-х годов; они считались непрактичными из-за их плохих механических свойств. Позже выяснилось, что из-за температуры синтез наблюдаемые плохие механические свойства, вероятно, были вызваны образованием поли (полуаминала), а не образованием ПГТ.

В 2014 году Жанетт Гарсия и группа исследователей из Исследовательский центр IBM в Альмадене, США, разработали новый тип PHT (1.6) в результате того, что было названо «счастливой случайностью». Гарсия не учла реагент, когда готовила смесь химикатов.[3] Когда к стакану с параформальдегид и 4,4ʹ-оксидианилин, он создал полуаминальная динамическая ковалентная сеть (HDCN). Нагревание HDCN до 200 ° C превратило его в два новых полимера: PHT 1.6 и органогель известный как polyhemiaminal (PHA) [4]

Характеристики

PHT 1.6 имеет желтоватый цвет. Устойчив к растворителям при pH > 3, но разлагается на мономеры в течение дня в кислых растворах при pH <2. Это свойство необычно для термореактивных пластмасс и позволяет легко утилизировать. Этот PHT имеет Модуль для младших превышает 10 ГПа, что является одним из самых высоких значений для термореактивный пластик; его можно увеличить на ~ 50% путем диспергирования углеродные нанотрубки в полимере. PHT хрупкий и трескается при деформации до 1%. При нагревании размягчается при стеклование температура ~ 190 ° C и разлагается при ~ 300 ° C.[2]

Возможное использование

Ряд отраслей могут извлечь выгоду из использования PHT в производство частей и устройств из-за его возможность вторичной переработки, легкая конструкция и прочность:[5]

  • Аэрокосмическая промышленность - PHT, использованный при разработке крыльев, хвостов, корпусов и бороздок, обеспечит легкое и прочное судно как для коммерческого, так и для личного использования. самолет Приложения. PHT в сочетании с PHA может использоваться для склеивания деталей самолетов, которые подвергаются воздействию суровых условий окружающей среды и высоких скоростей.
  • Автомобильная промышленность - При производстве автомобилей PHT предоставит легкий, высокопроизводительный вариант для деталей кузова автомобиля, таких как панели, капоты и детали внешней отделки.
  • Полупроводники - полупроводниковые чипы и транзисторы изготовленные из PHT, позволили бы переделывать неисправную электронику, а не выбрасывать оборудование.[6]

Рекомендации

  1. ^ Хиллер, М .; Евсюков, С. (2002). «Гексагидротриазиновые полимерные сетки, гравируемые лазером». Инновации в исследованиях материалов. 6 (4): 179. Дои:10.1007 / s10019-002-0185-3.
  2. ^ а б Garcia, J.M .; Jones, G.O .; Virwani, K .; McCloskey, B.D .; Boday, D.J .; Ter Huurne, G.M .; Horn, H.W .; Коуди, Д. Дж .; Bintaleb, A.M .; Alabdulrahman, A.M.S .; Alsewailem, F .; Almegren, H.A.A .; Хедрик, Дж. Л. (2014). «Перерабатываемые прочные термореактивные вещества и органогели путем конденсации параформальдегида с диаминами». Наука. 344 (6185): 732–5. Дои:10.1126 / science.1251484. PMID  24833389. Смотрите также дополнительные материалы
  3. ^ «Джейми Гарсия и ее фантастический пластик из IBM Research - блог« Умная планета »». Блог Умной планеты. Получено 2015-12-16.
  4. ^ Гарсия, Жаннетт М .; Джонс, Гэвин О .; Вирвани, Кумар; Макклоски, Брайан Д .; Boday, Dylan J .; Huurne, Gijs M. ter; Хорн, Ханс В .; Coady, Daniel J .; Бинталеб, Абдулмалик М. (16 мая 2014 г.). «Перерабатываемые прочные термореактивные вещества и органогели путем конденсации параформальдегида с диаминами». Наука. 344 (6185): 732–735. Дои:10.1126 / science.1251484. ISSN  0036-8075. PMID  24833389.
  5. ^ "Неразрушаемый" термореактивный полимер IBM: полигексагидротриазин (PHA) | CGR Products ". CGR Продукты. Получено 2015-12-16.
  6. ^ «IBM изобретает самовосстанавливающийся суперпластик для самолетов, чипов ... и Т-1000?». Re / code. Получено 2015-12-16.