Upcycling of Polystyrene Waste to Poly(ionic liquid) Materials

聚苯乙烯 离子液体 材料科学 化学工程 废物管理 高分子科学 聚合物 化学 复合材料 有机化学 工程类 催化作用
作者
Zahra Sekhavat Pour,Pravin S. Shinde,Jason E. Bara
出处
期刊:ACS applied polymer materials [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/acsapm.4c01915
摘要

The C–H functionalization of commodity polymers could be a promising approach for upcycling plastic waste into advanced materials, which can alter the properties of the original materials through the introduction of different functionalities onto the existing backbone structures. In this study, waste polystyrene (PS) was modified by Friedel–Crafts acylation using 4-chlorobutyryl chloride (4-CBC) followed by reaction with N-alkylimidazoles to form cationic polyelectrolytes. These methods provide access to what are essentially poly(ionic liquid) (poly(IL)) materials with properties that are distinctly different from those of the PS from which they were formed. In one notable example, the glass transition temperature (Tg) of imidazolium-functionalized PS was ∼16 °C, which is a nearly 90 °C reduction from PS. This is also evidenced by macroscopic mechanical properties where the poly(IL) product is highly elastic in stark contrast to brittle PS. Moreover, the resulting ionomers showed self-healing behaviors in the presence of a "free" IL further contributing to the utility of the materials. The methods in this work can open opportunities to utilize waste PS to obtain a vast array of poly(IL) materials with highly tailored structures and properties.

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