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| Polimeri bottle brush DPP-3HT-g-PCL (3.1b-3.3c) | compound |
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2026-10-09 | 2026-10-09 | §3.2 r.646-660; §4.3 r.976-1116; §4.4.4 r.1249-1270; §4.5 r.1273-1295 |
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draft |
Polimeri bottle brush DPP-3HT-g-PCL (3.1b-3.3c)
Sei polimeri in due serie, ottenuti per rop-pcl dai macroiniziatori 3b e 3c (copolimeri-3a-3b-3c), con catene laterali di PCL a Mn teorico 1500, 5000, 10000 Da. Codici composto con il punto (3.1b); nel §4.4 compaiono anche come 3.1.b, 3.2.c ecc. (stessa cosa). Strategia: bottle-brush.
!immagini/136800375cf0b441570672093e255d90a47c45a009bd254929fb74b1f17b382d.jpg schema bottle brush (didascalia generata dal catalogo): Polimerizzazione ad apertura di anello di epsilon-caprolattone sui gruppi OH dei copolimeri DPP-3HT per ottenere i polimeri bottle brush con catene di PCL. · fig-x-136800
Nota del catalogo: lo schema riporta reflusso di 4 h, la procedura del testo 24 h; la descrizione del catalogo segue l'immagine. La didascalia «Tabella 4» attribuita al file è un'attribuzione errata (difetti-noti).
Quantità di caprolattone (§3.2, r.650-658)
La quantità di ε-caprolattone è fissata in base agli equivalenti di gruppi -OH del derivato DPP, considerati iniziatori attivi per la ROP.
Tabella 4 - composizione dei polimeri bottle brush
| Mn teorico | Rapporto molare copolimero:PLC | Copolimero 3b | Copolimero 3c |
|---|---|---|---|
| 1500 Da | 1:20 | 3.1b | 3.1c |
| 5000 Da | 1:88 | 3.2b | 3.2c |
| 10000 Da | 1:175 | 3.3b | 3.3c |
Nella nuova versione della tesi la Tab. 4 non riporta più i volumi (mL) e le moli di caprolattone (versione precedente: 1,06-14,87 mL).
Tabella 10 - lunghezza delle catene in PCL nei polimeri bottle brush (r.1000-1009): 3.1b/3.1c = 1500 Da; 3.2b/3.2c = 5000 Da; 3.3b/3.3c = 10000 Da (coincide con Tab. 4).
Formula del volume di caprolattone (r.1011-1017)
V_{CL}=\frac{\frac{m_{copolimero}}{\left(MW_{DPP}\times \chi _{DPP}\right)+\left(MW_{3HT}\times \chi _{3HT}\right)}\times \chi _{DPP}\times 2\times Mn_{teorico}}{\rho _{CL}}
V_{CL}: volume di caprolattone da prelevare (mL).MW_{DPP}\times \chi_{DPP}+MW_{3HT}\times \chi_{3HT}: peso molecolare medio ponderale di una singola unità ripetente del copolimero lineare (peso dell'unità di DPP per la sua frazione molare più peso dell'unità di 3HT per la sua).m_{copolimero}(g): massa pesata del copolimero lineare di partenza; divisa per il peso medio dell'unità ripetente dà le moli totali di unità ripetenti.\chi_{DPP}: frazione molare delle unità DPP.2: gruppi -OH per ogni unità DPP (si ottengono così le moli totali di siti di innesco -OH).Mn_{teorico}(Da): peso molecolare teorico desiderato per la singola catena laterale di PCL.\rho_{CL}: densità dell'ε-caprolattone liquido alla temperatura di prelievo, per convertire la massa in volume.
Procedura (identica per tutti, r.660)
- Pallone da 30 mL con rubinetto: copolimero (quantitativi di Tab. 4) sciolto in THF; riscaldamento con bagno ad olio siliconico; solvente rimosso a pressione ridotta con pompa a membrana.
- Residuo secco in atmosfera inerte di azoto.
- Aggiunta di 2 mL di toluene e della quantità di caprolattone di Tab. 4.
- Soluzione portata a 110 °C; aggiunta di Sn(Oct)2 in quantità catalitica.
- Reflusso per 24 h.
- Purificazione: precipitazione in non-solvente (metanolo freddo); polimero recuperato per filtrazione su Büchner ed essiccato all'aria sotto cappa aspirante.
Perché metanolo freddo e meccanismo: rop-pcl.
Verifica dell'innesto
¹H-NMR (fig-065, r.1019)
Comparsa dei segnali del PCL: tripletto a ~4,0 ppm (-CH2-O-, adiacente all'ossigeno estereo) e segnale a 2,3 ppm (protoni in α al carbonile). Spettri analoghi per tutta la serie, differiscono per i valori di integrazione in funzione del peso molecolare: fig-065 è lo spettro rappresentativo di 3.1b.
!immagini/aae4bec55b3a0f29e1dfa6231c86c1d0295d5d38f2f2e9f0af6a69eba8aa0231.jpg Figura 65 - spettro 1H-NMR del polimero 3.1b in CDCl3 · fig-065
FT-IR (fig-066, fig-067, r.1025-1029)
Spettri sovrapposti per le due serie con la traccia del macroiniziatore alla base.
- Precursore: assorbimento largo 3600-3200 cm⁻¹ (O-H terminale). Dopo la polimerizzazione la banda è assente nei bottle brush: l'ossidrile ha fatto da sito iniziatore.
- Compare un picco molto stretto e intenso a ~1720 cm⁻¹ (C=O estereo delle unità di caprolattone).
- Maggiore definizione dello stretching C-H alifatici (2950-2860 cm⁻¹); forti segnali C-O-C nel fingerprint (1240-1160 cm⁻¹).
- All'aumentare del peso molecolare delle catene laterali il profilo tende a coincidere con quello del PCL omopolimero: la massa delle catene copre i segnali meno intensi del backbone.
- Le legende dei colori nelle immagini non sono presenti e non combaciano chiaramente con la didascalia (difetti-noti).
!immagini/4cd08436660a2e3a6f913e54d196a0d183b780c3f5f915be6d22a563771d3e43.jpg Figura 66 - spettri FT-IR dei polimeri bottle brush ottenuti a partire dal copolimero 3b (verde): · fig-066
!immagini/d5559d2ff37ffb2861c2ac8eecbade7c09f8fc905c8363be4f48c06a0afae72e.jpg Figura 67 - spettri FT-IR dei polimeri bottle brush ottenuti a partire dal copolimero 3c (verde): · fig-067
UV-Vis ed emissione in THF (fig-068, r.1043-1062)
- Massimi di assorbimento dell'intera libreria: 544-554 nm; massimi di emissione: 557-564 nm. Le fluttuazioni nelle due serie non seguono un andamento lineare con il peso molecolare del PCL e sono trascurabili → l'ingombro sterico non perturba livelli energetici e natura delle transizioni del core DPP.
- Stokes shift 8-14 nm, conferma del design: i domini flessibili di PCL allontanano le catene principali (meno impaccamento, più mobilità) senza introdurre distorsioni alla geometria del backbone; il basso Stokes shift indica che il core conserva la conformazione planare senza rilassamenti nel passaggio allo stato eccitato.
Tabella 11 - dati spettroscopici dei polimeri sintetizzati
| Polimero | λmax, abs (nm) | λmax, ex (nm) | Stokes shift (nm) |
|---|---|---|---|
| 3.1b | 554 | 562 | 8 |
| 3.2b | 550 | 564 | 14 |
| 3.3b | 553 | 563 | 10 |
| 3.1c | 547 | 561 | 14 |
| 3.2c | 544 | 557 | 13 |
| 3.3c | 553 | 564 | 11 |
!immagini/be53b102694fafa8036962962c8c0a3735cc1ec95cf721f163b7d25bdd7099fb.png Figura 68 - spettri UV-Visibile (linea continua) e di emissione (linea tratteggiata) dei polimeri bottle brush in THF (λecc=490 nm) · fig-068
Stato solido (solo 3.2b): acq-e-stato-solido.
GPC (r.1064-1081) → gpc
Tabella 12 - Pesi molecolari e polidispersità dei polimeri bottle brush determinati mediante GPC
| Polimero | Massa molecolare media numerale (Da) | Massa molecolare media ponderale (Da) | Polidispersità (PD) |
|---|---|---|---|
| 3.1b | 12188 | 18536 | 1,5 |
| 3.2b | 17302 | 22737 | 1,3 |
| 3.3b | 21269 | 26328 | 1,2 |
| 3.1c | 13999 | 18219 | 1,3 |
| 3.2c | 19119 | 24376 | 1,3 |
| 3.3c | 14445 | 19521 | 1,3 |
Interpretazione della tesi (sottostima per volume idrodinamico, outlier 3.3c): gpc.
Peso molecolare da ¹H-NMR (r.1083-1108) → nmr-1h
Tabella 13 - pesi molecolari dei polimeri bottle brush determinati via ¹H-NMR
| Polimero | Peso Molecolare da GPC (Da) | Peso Molecolare da ¹H-NMR (Da) | Rapporto GPC/¹H-NMR |
|---|---|---|---|
| 3.1b | 12188 | 8900 | 1,37 |
| 3.2b | 17302 | 20500 | 0,85 |
| 3.3b | 21269 | 88000 | |
| 3.1c | 13999 | 18200 | 0,77 |
| 3.2c | 19119 | 35500 | 0,54 |
| 3.3c | 14445 | 41300 | 0,35 |
Il testo afferma che questi valori sono «una stima molto più vicina ai valori teorici» (rispetto alla GPC). Nella nuova versione la tabella non riporta più i pesi teorici (versione precedente: 6500, 18000, 34500, 10000, 28500, 55000 Da), quindi il confronto con il teorico non è più verificabile dalla tabella; il rapporto GPC/¹H-NMR manca per 3.3b (difetti-noti).
DSC (r.1110-1116) → dsc
Transizioni principali pressoché costanti per tutti i polimeri, dominate dal PCL: Tm 55-60 °C, Tc 25-35 °C. Esempio di termogramma: campione 3.1c (fig-069).
!immagini/d2ed44d32060aa9ee04e73304940b111e53bf65cf115a93ace696933048e308b.jpg Figura 69 - esempio di termogramma dei polimeri bottle brush realizzati (in figura l'analisi del campione 3.1c) · fig-069
Ciclovoltammetria (§4.4.4) → cv-risultati
Tabella 15: bandgap 0,929-1,521 eV.