Poliheksahydrotriazyna
Poliheksahydrotriazyny ( PHT ) to polimery heksahydro-1,3,5-triazyn , klasy związków heterocyklicznych o wzorze ( CH2NR ) 3 . Należą do najsilniejszych znanych tworzyw termoutwardzalnych i są odporne na rozpuszczalniki przy pH > 3, ale w roztworach kwaśnych rozkładają się do monomerów .
Synteza
Na początku XXI wieku w jednym etapie zsyntetyzowano różne PHT w temperaturze pokojowej; uznano je za niepraktyczne ze względu na ich słabe właściwości mechaniczne. Później wyjaśniono, że ze względu na temperaturę syntezy zaobserwowane słabe właściwości mechaniczne były prawdopodobnie spowodowane tworzeniem się poli(hemiaminalu), a nie tworzeniem się PHT.
W 2014 roku Jeanette Garcia, Gavin Jones i zespół badaczy z IBM Almaden Research Center w USA opracowali nowy typ PHT ( 1.6 ) w tak zwanym „szczęśliwym wypadku”. Przygotowując mieszankę chemikaliów, Garcia pominęła odczynnik. Kiedy do zlewki zawierającej paraformaldehyd i 4,4-oksydianilinę poddano działaniu niewielkiej ilości ciepła, utworzyła się hemiamiminalna dynamiczna sieć kowalencyjna ( HDCN ). Ogrzanie HDCN do 200 ° C przekształciło go w dwa nowe polimery: PHT 1.6 i organożel znany jako polihemiaminal (PHA)
Nieruchomości
PHT 1.6 ma żółtawy kolor. Jest odporny na rozpuszczalniki przy pH > 3, ale w ciągu jednego dnia rozkłada się na monomery w kwaśnych roztworach przy pH < 2. Ta właściwość jest nietypowa dla tworzyw termoutwardzalnych i umożliwia łatwy recykling. Ten PHT ma moduł Younga przekraczający 10 GPa, który jest jednym z najwyższych dla termoutwardzalnego tworzywa sztucznego ; można go dodatkowo zwiększyć o ~ 50% poprzez zdyspergowanie nanorurek węglowych w polimerze. PHT jest kruchy i pęka pod wpływem naprężenia do 1%. Po podgrzaniu mięknie przy zeszkleniu temperaturze ~190°C i rozkłada się w temperaturze ~300°C.
Możliwe zastosowania
Wiele branż mogłoby odnieść korzyści z zastosowania PHT do produkcji części i urządzeń ze względu na możliwość recyklingu , lekką konstrukcję i wytrzymałość:
- Lotnictwo i kosmonautyka — PHT zastosowany przy opracowywaniu skrzydeł, ogonów, korpusów i ruterów zapewniłby lekki i trwały statek do zastosowań w samolotach komercyjnych i osobistych . PHT w połączeniu z PHA można stosować do klejenia elementów samolotów narażonych na działanie trudnych warunków środowiskowych i dużych prędkości.
- Motoryzacja – podczas produkcji samochodów PHT zapewni lekką, wysokowydajną opcję dla części karoserii samochodowych, takich jak panele, maski i zewnętrzne elementy wykończeniowe.
- Półprzewodniki — chipy półprzewodnikowe i tranzystory wykonane z PHT umożliwiłyby przeróbkę wadliwej elektroniki zamiast konieczności wyrzucania sprzętu.