Полигексагидротриазин
Полигексагидротриазины ( ПХТ ) — полимеры гексагидро-1,3,5-триазинов , класса гетероциклических соединений с формулой (CH 2 NR) 3 . Они относятся к числу самых прочных известных термореактивных пластиков и устойчивы к растворителям при pH > 3, но разлагаются до мономеров в кислых растворах.
Синтез
[ редактировать ]
Различные PHT были синтезированы при комнатной температуре за один этап в начале 2000-х годов; их считали непрактичными из-за плохих механических свойств. Позже выяснилось, что из-за температуры синтеза наблюдаемые плохие механические свойства, вероятно, были связаны с образованием поли(гемиаминов), а не с образованием PHT.
В 2014 году Жанетт Гарсия, Гэвин Джонс и группа исследователей из Исследовательского центра IBM в Альмадене , США, разработали новый тип PHT ( 1.6 ), что было названо «счастливой случайностью». Гарсия пропустила реагент при приготовлении смеси химикатов. [ 3 ] [ 4 ] Когда к стакану с параформальдегидом и 4,4'-оксидианилином приложили слабый нагрев, образовалась гемиаминная динамическая ковалентная сеть ( HDCN ). Нагревание HDCN до 200 °C превратило его в два новых полимера: PHT 1.6 и органогель, известный как полигемиаминал (PHA). [ 5 ]
Характеристики
[ редактировать ]PHT 1.6 имеет желтоватый цвет. Он устойчив к растворителям при pH > 3, но в течение суток разлагается на мономеры в кислых растворах при pH < 2. Это свойство необычно для термореактивных пластиков и позволяет легко перерабатывать его. Этот PHT имеет модуль Юнга, превышающий 10 ГПа, что является одним из самых высоких показателей для термореактивного пластика ; его можно дополнительно увеличить примерно на 50% за счет диспергирования углеродных нанотрубок в полимере. PHT хрупкий и трескается при растяжении до 1%. При нагревании размягчается при температуре стеклования ~190 °С и разлагается при ~300 °С. [ 2 ]
Возможное использование
[ редактировать ]Ряд отраслей могут получить выгоду от использования PHT в производстве деталей и устройств благодаря его возможности вторичной переработки , легкой конструкции и прочности: [ 6 ]
- Аэрокосмическая промышленность . PHT, используемый при разработке крыльев, хвостового оперения, фюзеляжа и рулей, позволит создать легкий и прочный корабль как для коммерческих, так и для личных самолетов . PHT в сочетании с PHA можно использовать для склеивания деталей самолетов, которые подвергаются суровым условиям окружающей среды и высоким скоростям.
- Автомобильная промышленность . При производстве автомобилей PHT предоставит легкий и высокопроизводительный вариант для деталей кузова, таких как панели, капоты и элементы внешней отделки.
- Полупроводники . Полупроводниковые чипы и транзисторы, изготовленные из PHT, позволят перерабатывать неисправную электронику, а не выбрасывать оборудование. [ 7 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Хиллер, М.; Евсюков, С. (2002). «Лазерно-гравируемые полимерные сети гексагидротриазина». Инновации в области исследований материалов . 6 (4): 179. дои : 10.1007/s10019-002-0185-3 . S2CID 95106602 .
- ^ Jump up to: а б Гарсия, Дж. М.; Джонс, ГО; Вирвани, К.; Макклоски, Б.Д.; Бодай, диджей; Тер Хюрне, генеральный менеджер; Хорн, HW; Коуди, диджей; Бинталеб, AM; Алабдулрахман, AMS; Альсевайлем, Ф.; Альмегрен, HAA; Хедрик, Дж. Л. (2014). «Пригодные для вторичной переработки прочные термореактивные материалы и органогели посредством конденсации параформальдегида с диаминами». Наука . 344 (6185): 732–5. Бибкод : 2014Sci...344..732G . дои : 10.1126/science.1251484 . ПМИД 24833389 . S2CID 28090009 . Смотрите также дополнительные материалы
- ^ «Джеми Гарсия из IBM Research и ее фантастический пластик - блог более разумной планеты» . Блог «Умная планета» . Проверено 16 декабря 2015 г.
- ^ «Глобальные мыслители 2016» . 2016globalthinkers.foreignpolicy.com . 2016 . Проверено 18 сентября 2021 г.
- ^ Гарсиа, Жаннетт М.; Джонс, Гэвин О.; Вирвани, Кумар; Макклоски, Брайан Д.; Бодей, Дилан Дж.; Хуурне, Гийс М. тер; Хорн, Ганс В.; Коуди, Дэниел Дж.; Бинталеб, Абдулмалик М. (16 мая 2014 г.). «Пригодные для вторичной переработки прочные термореактивные материалы и органогели посредством конденсации параформальдегида с диаминами». Наука . 344 (6185): 732–735. Бибкод : 2014Sci...344..732G . дои : 10.1126/science.1251484 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 24833389 . S2CID 28090009 .
- ^ «Неразрушимый» термореактивный полимер IBM: полигексагидротриазин (PHA) | CGR Products» . Продукты CGR . Проверено 16 декабря 2015 г.
- ^ «IBM изобретает самовосстанавливающийся суперпластик для самолетов, чипов… и Т-1000?» . Перекодировать . Проверено 16 декабря 2015 г.