Izvedli smo organokatalizirano polimerizacijo z odpiranjem obroča (ROP) ?-kaprolaktona (CL) in 4,4'-bioksepanil-7,7'diona kot bis-laktonskega zamreževalca v olje-v-olje emulzijah z visokim deležem interne faze (HIPE) pri 50 °C, da smo sintetizirali zamrežene poli(?-kaprolakton) poliHIPE pene s ~85% poroznostjo. Termomehanske lastnosti poliHIPE pen na osnovi PCL so odvisne od stopnje zamreženja PCL. Temperaturi tališča in kristalizacije ter stopnja kristaliničnosti PCL poliHIPE pen padajo z naraščajočo stopnjo zamreženja. Semi-kristalinični poliHIPE polimeri izkazujejo oblikovni spomin z odličnim fiksiranjem začasne strukture in povrnitvijo v prvotno stanje. Pri primerni stopnji PCL zamreženja lahko fiksiramo začasno obliko poliHIPE ogrodja pri sobni temperaturi, prehod v prvotno obliko pa se zgodi pri segrevanju na 40 °C. Poleg tega PCL poliHIPE pene pod konstantno obremenitvijo kažejo dvosmerni oblikovni spomin. Razvita sintetična metoda je odprla možnosti za pripravo naprednih poroznih materialov na osnovi biorazgradljivih in biozdružljivih polimerov, kot so sintetičnimi polipeptidi (Polymer Chemistry 2020, 11, 4260).
COBISS.SI-ID: 6748442
V tem prispevku poročamo o sintezi delno prepletenih polimernih mrež (semi-IPN), ki so nam služile kot prekurzorji za pripravo poroznih monolitov na osnovi polistirena (PS). Semi-IPN so bili pripravljeni »in-situ« s sočasnima ortogonalnima polimerizacijama, kjer smo linearni poli(?-kaprolakton) (PCL) sintetizirali z organo-katalizirano polimerizacijo z odpiranjem obroča (ROP) ?-kaprolaktona (CL), medtem ko smo poli(stiren-co-divinilbenzen) (PS) mrežo sintetizirali s prosto radikalsko polimerizacijo stirena in divinilbenzena (DVB). Ko smo PCL domene selektivno odstranili s hidrolizo estrskih skupin v bazičnih pogojih, smo dobili porozne PS monolite. S spreminjanjem količine organokatalizatorja za ROP CL, smo spreminjali relativno kinetiko polimerizacij obeh monomerov, kar je močno vplivalo na morfologijo nastalih PS ogrodij. Rezultati dela kažejo na pomemben vpliv kinetike vzporedno potekajočih se ortogonalnih polimerizacij, saj le-ta določa vrstni red gelacije in fazne separacije sistema, ki posledično vpliva na morfologijo PS monolitov. Študija kaže na bogate izkušnje raziskovalne skupine na sintezi PS monolitov, ki se uporabljajo tudi za čiščenje bioloških cepiv. Na tej tematiki smo na poziv agencije z dne 31.03.2020 zaprosili za delno prilagoditev programa, saj so nas iz podjetja BIA Separations na podlagi tega dela kontaktirali za skupno sodelovanje pri razvoju PS monolotnih kolon za čiščenje mRNA.
COBISS.SI-ID: 6560026
Dosežek opisuje preprosto, šablonsko zasnovano sintezo za pripravo hierarhično strukturiranega poroznega karbonskega nanokompozita, kjer so v makroporozni skelet vgrajeni mikroporozni zeolitni nanokristali. Kombinacija zeolitnih nanokristalov vgrajenih v stene karbonske pene daje materialu edinstvene strukturne lastnosti, ki zagotavljajo odlično sposobnost selektivnega zajemanja CO2. Sinergizem zeolitov in karbonske pene ponuja adsorbent z znatno povečano zmogljivostjo zajemanja CO2 (5 mmol•g-1), izjemno selektivnostjo in možnostjo večkratne uporabe visoko zmogljivega adsorbenta v vlažnih pogojih (več kot 70% učinkovitosti po 30 regeneracijski ciklih). Še bolj impresivno je, da električno prevodni karbonski skelet omogoča hitro in energijsko učinkovito regeneracijo adsorbenta s t.i. »Joulovim efektom«, pri katerem se toplota, potrebna za regeneracijo adsorbenta ustvari pri prehodu nizko-napetostnega električnega toka skozi električno prevodni karbonski skelet. Tako je poraba energije za regeneracijo adsorbenta z neposrednim segrevanjem preko električnega toka ocenjena na le okoli 12 kWh, kar je več kot 1000x manj v primerjavi s trenutno primerljivimi tehnologijami regeneracije adsorbentov za zajemanje CO2. For this work we received the ARRS award - Excellent in Science 2020 in the field of interdisciplinary research.
COBISS.SI-ID: 22970134
Razvili smo enostaven in učinkovit postopek kemijske reciklaže alifatskih poliamidov (PA66, PA1010, PA11, PA12), s katerim PA pretvorimo izključno v sestavne monomere, tudi ob prisotnosti ojačeval, kot so ogljikova in steklena vlakna. Pri tem postopku PA hidroliziramo s pomočjo mikrovalov v prisotnosti HCl kot kislega katalizatorja. Stopnja hidrolize amidnih skupin je odvisna od vrste PA, molskega razmerja HCl/amidne skupine ter vrste in količine ojačevalnih dodatkov. Na ta način lahko PA66 popolnoma pretvorimo v sestavna monomera v 10 minutah pri 200 °C in molskem razmerju 1,25 HCl/amidne skupine. Dolgoverižne PA (PA11, PA12 in PA1010) in PA, ki vsebujejo ogljikova ali steklena ojačevalna vlakna, potrebujejo pri enakih eksperimentalnih pogojih daljši reakcijski čas. Alternativno lahko sestavne monomere iz kompozitnih PA pridobimo v reakcijskem času 10 minut pri 200 °C, če molsko razmerje med HCl in amidnimi skupinami povečamo na 2,5. Popolna in enostavna pretvorba PA v sestavne monomere, brez stranskih reakcij, poenostavi izolacijo in čiščenje monomerov in ojačitvenih dodatkov, saj smo le-te pridobili v visokih izkoristkih z visoko čistoto, primerljivo tržno dostopnim primarnim surovinam. Članek so izpostavili tudi v reviji ChemViews Magazine, saj nudi možno rešitev glede reciklaže alifatskih poliamidov in tako zmanjšanje vpliva odpadne plastike na okolje (https://www.chemistryviews.org/details/news/11273753/Microwave-Assisted_Chemical_Recycling_of_Polyamides.html).
COBISS.SI-ID: 35255043
Celulozne nanokristale (CNC) smo površinsko modificirali s 3-izocianatopropil trietoksisilanom (ICPTS) v tetrahidrofuranu pri 62-63 ° C z uporabo trietilamina kot katalizatorja. CNC, modificirane z ICPTS, smo nadalje uporabili kot nanopolnilo v nanokompozitih z linearnim polietilenom nizke gostote (LLDPE), ki smo jih procesirali z ekstrudiranjem v talini. V primerjavi z nemodificiranimi CNC kažejo z ICPTS modificirani CNC izboljšano kompatibilnost z LLDPE matrico. Nanokompoziti, vlivani pri 120 ° C, so pokazali 20-odstotno povečanje Youngovega modula in 30-odstotno povečanje natezne trdnosti v primerjavi z čistim LLDPE. Stopnja kristaliničnosti LLDPE je poleg ojačitvene mreže CNC nanodelcev pomemben dejavnik pri določanju končnih mehanskih lastnosti LLDPE / CNC nanokompozitov. Največje izboljšanje mehanskih lastnosti smo dosegli pri sorazmerno majhni količini dodanih CNC, modificiranih z ICPTS (1-2 ut.%), kar je pomembno za praktično uporabo. S površinsko modifikacijo CNC z ICPTS smo zmanjšali polarnost njihove površine in na ta način dosegli izboljšano kompatibilnost z LLDPE matrico.
COBISS.SI-ID: 14253059