Polymer Chemistry Commons^™

A High-Spin Ground-State Donor-Acceptor Conjugated Polymer, Alex E. London, H. Chen, M.A. Sabuj, Joshua Tropp, M. Saghayezhian, Naresh Eedugurala, B.A. Zhang, Y. Liu, Xiaodan Gu, B.M. Wong, N. Rai, M.K. Bowman, Jason D. Azoulay

Faculty Publications

Interest in high-spin organic materials is driven by opportunities to enable far-reaching fundamental science and develop technologies that integrate light element spin, magnetic, and quantum functionalities. Although extensively studied, the intrinsic instability of these materials complicates synthesis and precludes an understanding of how fundamental properties associated with the nature of the chemical bond and electron pairing in organic materials systems manifest in practical applications. Here, we demonstrate a conjugated polymer semiconductor, based on alternating cyclopentadithiophene and thiadiazoloquinoxaline units, that is a ground-state triplet in its neutral form. Electron paramagnetic resonance and magnetic susceptibility measurements are consistent with a high-to-low spin …

Bridging The Molecular/Material Divide: An Investigation Into The Properties Of Polyesters, Terra Marie M. Jouaneh

Senior Honors Projects

By definition, polymers consist of large molecules composed of small, repeating units called monomers. These monomers give characteristic material properties to polymers, whether they be the melting point, the folding character, or the inherent stability. Many of the objects we encounter on a daily basis are composed of polymers. These polymers may be synthetic, such as the plastic in disposable bags, or natural, like glycogen in the liver. Recent developments in biotechnology have used synthetic polymers in drug delivery, contact lenses, and even organ transplants. Polyesters, in particular, have been utilized pharmacologically due to their biodegradable properties. Understandably, not all …

Development Of Highly Efficient Catalyst And Reactions For Organic Synthesis: Monophosphine-Coordinated Palladacycle Complexes For Cross-Coupling Reactions/Polymerizations, Jie Dong

Dissertations, Theses, and Capstone Projects

Transition metal-catalyzed cross-coupling reactions such as Suzuki-Miyaura cross-couplings, are among the most powerful transformations in organic synthesis. They have been extensively used for the synthesis of a wide variety of organic compounds. Recently the Suzuki cross-coupling reaction has been extended to conjugated polymer synthesis, especially the controlled Suzuki cross-coupling polymerization for polymers with the desired length. My research is on developing highly efficient monophosphine-coordinated palladacycle complexes for cross-coupling reactions/polymerizations.

Based on the understanding of transition metal-catalyzed Suzuki cross-coupling reactions including polymerization, my dissertation started with Pd(0)- and Ni(0)-catalyzed borylation reactions of aryl halides and tosylates with bis(pinacolato)diboron to access arylboronates …

Using Green Emitting Ph-Responsive Nanogels To Report Environmental Changes Within Hydrogels: A Nanoprobe For Versatile Sensing, Mingning Zhu, Dongdong Lu, Shanglin Wu, Qing Lian, Wenkai Wang, L. Andrew Lyon, Weiguang Wang, Paulo Bártolo, Brian R. Saunders

Engineering Faculty Articles and Research

Remotely reporting the local environment within hydrogels using inexpensive laboratory techniques has excellent potential to improve our understanding of the nanometer-scale changes that cause macroscopic swelling or deswelling. Whilst photoluminescence (PL) spectroscopy is a popular method for such studies this approach commonly requires bespoke and time-consuming synthesis to attach fluorophores which may leave toxic residues. A promising and more versatile alternative is to use a pre-formed nanogel probe that contains a donor/acceptor pair and then “dope” that into the gel during gel assembly. Here, we introduce green-emitting methacrylic acid-based nanogel probe particles and use them to report the local environment …

Nanogels And Microgels: From Model Colloids To Applications, Recent Developments, And Future Trends, Mattias Karg, Andrij Pich, Thomas Hellweg, Todd Hoare, L. Andrew Lyon, J. J. Crassous, Daisuke Suzuki, Rustam A. Gumerov, Stefanie Schneider, Igor I. Potemkin, Walter Richtering

Engineering Faculty Articles and Research

Nanogels and microgels are soft, deformable, and penetrable objects with an internal gel-like structure that is swollen by the dispersing solvent. Their softness and the potential to respond to external stimuli like temperature, pressure, pH, ionic strength, and different analytes make them interesting as soft model systems in fundamental research as well as for a broad range of applications, in particular in the field of biological applications. Recent tremendous developments in their synthesis open access to systems with complex architectures and compositions allowing for tailoring microgels with specific properties. At the same time state-of-the-art theoretical and simulation approaches offer deeper …

Method Development To Quantify The Reinforcing Properties Of Silica Fillers, Hamid Reza Givehchi

Electronic Theses & Dissertations

Polysiloxane polymers are widely used as a high-temperature resistant materials with the ability to maintain flexibility at extremely low temperatures. Unfortunately, polysiloxane elastomers generally exhibit low strength and poor mechanical properties and have no practical use unless they are reinforced. These elastomers can be mechanically improved through the use of reinforcing silica-based fillers. It is known that silanol groups on the surface of silica filler particles can interact with the polysiloxane backbone. Interactions of silanol groups on the fillers’ surfaces with the polysiloxane backbone through hydrogen bonding may hinder the mobility of the polymer chain and can improve thermal, physical, …

Synthesis And Characterization Of Degradable Polymers, Christopher Collins

Mahurin Honors College Capstone Experience/Thesis Projects

A degradable polymer with proposed applications in drug delivery was synthesized and characterized. This polymer was grown from a difunctional initiator, a "core" that is able to grow two polymer chains and able to degrade in the presence of oxidizing agents such as peroxides. During the first part of this project, poly(methyl methacrylate) was synthesized via atom transfer radical polymerization using commercially-available reagents in order to develop an optimal synthesis technique. This technique was then used to synthesize the degradable polymer. After introducing hydrogen peroxide, the molecular weight of the degradable polymer decreased in two different experiments, confirming its hypothesized …

Deswelling Induced Morphological Changes In Dual Ph And Temperature Responsive Ultra-Low Crosslinked Poly (N-Isopropyl Acrylamide)-Co-Acrylic Acid Microgels, Molla R. Islam, Maddie Tumbarello, L. Andrew Lyon

Engineering Faculty Articles and Research

Poly(N-isopropylacrylamide) microgels prepared without exogenous cross-linker are extremely “soft” as a result of their very low cross-linking density, with network connectivity arising only from the self-crosslinking of pNIPAm chains. As a result of this extreme softness, our group and others have taken interest in using these materials in a variety of bioengineering applications, while also pursuing studies of their fundamental properties. Here, we report deswelling triggered structural changes in poly(N-isopropylacrylamide-co-acrylic acid) (ULC10AAc) microgels prepared by precipitation polymerization. Dynamic light scattering suggests that the deswelling of these particles not only depends on the collapse of …

Conducting Polymer Based Gel Electrolytes For Ph Sensitivity, Aditya Jagannath Kashyap

USF Tampa Graduate Theses and Dissertations

The evaluation of concentration of ions and molecules with the help of biosensors have been regarded as an emerging technology. Bio and chemical sensors have a variety of applications in the field of medicine, military, environmental and food industries alike. With an estimated investment growth of over 4.31% in the development of pH sensors in the next five year, the objective of a developing a robust measurement system is all the more required. The scope of this research is to evaluate the ability of conducting polymer-based gel electrolytes for pH sensitivity, as a function of the transistor characteristics using an …

Voc Emission Factors From 3d Printers - Abs (Acrylonitrile-Butadiene-Styrene) Type Filaments, Dean Lay

LSU Master's Theses

Acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) is a polymer that is widely used in many plastic products and is receiving new attention due to its use as a filament for fused deposition modelling (FDM) 3D printers. It has been shown to emit potentially dangerous volatile organic compounds (VOCs) when heated at temperatures used in the 3D printing process. Many new products are becoming available that contain various additives to the polymer matrix, which have an unknown effect on the emission profiles and rates. In this study a method is developed using a modified system for thermal diagnostic studies (STDS) to evaluate VOC emission from …

Functional Polymers Through Mechanochemistry, Stephen Schrettl, Diedrik W.R. Balkenende, Céline Calvino, Marc Karman, Ana Lavrenova, Laura N. Neumann, Yoshimitsu Sagara, Ester Verde-Sesto, Michela Di Giannantonio, Yoan C. Simon, Katharina M. Fromm, Marco Lattuada, Christoph Weder

Faculty Publications

While coupling mechanical and chemical processes is widespread in living organisms, the idea to harness the mechanically induced dissociation of weak covalent and non-covalent bonds to create artificial materials that respond to mechanical stimulation has only recently gained attention. Here we summarize our activities that mainly revolve around the exploitation of non-covalent interactions in (supramolecular) polymeric materials with the goal to translate mechanical stresses into useful, pre-defined events. Focusing on mechano- chromic polymers that alter their optical absorption or fluorescence properties, several new operating principles, mechanosensitive entities, and materials systems were developed. Such materials are expected to be useful for …

Carbohydrate Polymers As Controlled Release Devices For Pesticides, Soma Chakraborty, Maria Cleofe Neri-Badang

Chemistry Faculty Publications

Controlled release technology addresses problems associated with excessive use of toxic agricultural chemicals. This paper reviews the studies on the use of carbohydrate polymers as controlled release matrices for pesticides. Alginates, starch and its derivatives, chitosan, carboxymethylcellulose and ethylcellulose are some of the natural polymers discussed in this review. The advantages and disadvantages of these polymeric systems as well as the factors that affect pesticide release are presented. A discussion on the polymers’ encapsulation efficiency and release profile is also included, which will aid future researchers in identifying the suitable formulation for controlled release of pesticides. Combination of two polymers, …

Development Of Palladium(0)-Catalyzed Suzuki Cross-Coupling Polymerizations, Wei Peng

Dissertations, Theses, and Capstone Projects

The synthesis of well-defined and high molecular weight π-conjugated polymers under mild condition within short reaction time is a challenging and important task in both organic chemistry and polymer chemistry. As one of the most efficient and high tolerance to solvents and reaction conditions, palladium(0)-catalyzed cross-coupling reactions would give us a good chance to achieve the goal. Thus, my Ph. D dissertation research projects focused on developing Pd(0)-catalyzed Suzuki cross-coupling polymerization reactions including controlled ones.

My research first studied t-Bu₃P-coordinated 2-phenylaniline-based palladacycle complex catalyzed Suzuki cross-coupling polymerization of aryl dibromides with aryldiboronic acids at room temperature. Based …

Determining Binding Constants Of Nickel(Ll) And Various Amine Ligands In A Competing Solution, Ryan Storteboom, Douglas A. Vander Griend

Summer Research

• Determining binding constants of Ni(II) and various amine ligands can provide valuable insight into what chemical species form in a competing solution.
• As a ligand is titrated into a Ni(II) solution, the color of the solution will shift.
• The titration is preformed in UV-Vis spectrometer to measure and record this shift in color.
• SIVVU, a computer program designed for analyzing these color shifts, is then used to determine the molar absorptivity and concentration profiles. From these SIVVU can calculate the binding constants of the different Ni(II) and the ligand species.

Effects Of Synthetic Glyceryl Ester Additives On Cold Flow Properties Of Diesel Oil, Ruchapong Kaweewut

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

The synthesis of solketal derivatives with some selected fatty acid (stearic acid, palmitic acid, lauric acid, myristic acid, oleic acid and linolenic acid) to glyceryl esters was conducted. All compounds were characterized by spectroscopic means. Cold flow properties of diesel oil with these glyceryl ester additives were studied in terms of pour point (PP). Glyceryl laurate was the most effective pour point decreasing at 1,000 mg/kg (DPP = 3°C). However, the blended diesel of 1,000 mg/kg glyceryl laurate could not commercialize finishing product because that was hazy diesel at room temperature. The combination of glyceryl laurate and commercial additive was …

Synthesis And Study Of The Micellization Behavior Of A Dual Temperature- And Ph-Responsive Paa-B-Pnipam Block Copolymer, Ehsan Zarshenas Moghadam

Master's Theses and Doctoral Dissertations

Amphiphilic diblock copolymers are composed of hydrophilic and hydrophobic regions. When they are exposed to water, the hydrophobic blocks aggregate to form a hydrophobic core surrounded by hydrophilic regions outside to give a core-shell micelle. These micelles have many potential applications, such as a drug delivery system, surfactants, or nanoreactor. Many studies have been done to optimize the performance of these copolymers. In this thesis work, nine dual temperature- and pH-responsive poly(acrylic acid-block-N-isopropylacrylamide) (PAA-b-PNIPAM) diblock copolymers with different relative chain lengths of the hydrophobic and hydrophilic blocks were synthesized by reversible addition fragmentation chain transfer polymerization. The preliminary results showed …

Polymerization Of Bromoundecylacrylate And Alkylating Methylimidazole, Shuziao Li

Master's Theses and Doctoral Dissertations

Polymerized ionic liquids (PIL) generally are solids, but a few examples have been reported that also exhibit liquidity in the neighborhood of room temperature called liquid polymerized ionic liquids (LPIL). The development of a platform suitable for exploring LPIL properties based on the monomer 11-bromoundecylacrylate (AcC11Br) was reported. Poly(AcC11Br) is itself a liquid polymer and can be easily used to alkylate 1-methylimidazole to produce poly(AcC11C1ImBr-co- AcC11Br). Various reaction conditions were explored to examine how extensively 1- methylimidazole can be attached to this polymer, and the extent of alkylation is determined quantitatively by silver ion potentiometry. These polymers retain liquidity at …

Effect Of Mineral Ions On The Functional Properties Of Starch Films, Aliza Sigdel

Electronic Theses and Dissertations

Essential minerals are indispensable inorganic micronutrients that modulate vital physiological functions at the molecular level. Their deficiency, though required in small amounts, impairs health significantly. Their supplementation through diet is prudent and carbohydrates standout as favorable choice. Carbohydrates, starches and polysaccharides, exhibit unique chemical structures and functionalities, and interact with mineral ions in several ways. The aim of this research is to investigate the effect of mineral ions on the physicochemical properties, tensile strength and in vitro starch digestion of starch-films. Corn starch and potato starch along with Fe2+, Mn2+, Cu2+ and Zn2+ ions have been chosen as model starch …

การใช้ผลิตภัณฑ์จุลินทรีย์เพื่อการกำจัดสีย้อมรีแอกทีฟในสารละลายสีย้อมที่ใช้แล้ว, ฐิติกานต์ นิลแก้ว

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้ได้คัดเลือกผลิตภัณฑ์จุลินทรีย์ทางการค้า 3 ชนิด (ผลิตภัณฑ์จุลินทรีย์ T B และ F) ที่มีแนวโน้มในการกำจัดสีย้อมรีแอกทีฟ ได้แก่ 1)Novacron Super Black-G 2)Novacron Red S-B และ 3)Novacron Orange C-3R จากการทดลองพบว่าผลิตภัณฑ์จุลินทรีย์ B สามารถกำจัดสีในสารละลายสีได้ดีที่สุด และเมื่อศึกษาความสามารถของผลิตภัณฑ์จุลินทรีย์ B ในการกำจัดสีรีแอกทีฟในสารละลายสีที่มีน้ำและสี ทดลองในภาวะต่างๆ ของค่าพีเอช อุณหภูมิและปริมาณจุลินทรีย์ ณ ภาวะสถิตและเขย่า พบว่า ภาวะที่เหมาะสมต่อการกำจัดสีรีแอกทีฟทั้งสามสี คือพีเอช 8 เติมผลิตภัณฑ์จุลินทรีย์ B 0.7 กรัมในสารละลายสีความเข้มข้น 100 มิลลิกรัมต่อลิตร ปริมาตร 100 มิลลิลิตร บ่มที่ภาวะสถิต อุณหภูมิ 40 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 6 วัน แล้วนำภาวะที่เหมาะสมเบื้องต้นมาศึกษาความสามารถของผลิตภัณฑ์จุลินทรีย์ B ในการกำจัดสี Novacron Super Black-G ในสารละลายสีที่มีด่างและเกลือพบว่า สามารถกำจัดสารละลายสีที่มีด่างและที่มีด่างและเกลือได้ 87.44 และ 90.61 เปอร์เซ็นต์ตามลำดับ ภายใน 6 วัน ผลการวิเคราะห์คุณภาพน้ำเสียหลังกำจัดสีด้วยผลิตภัณฑ์จุลินทรีย์ B พบว่า ค่าพีเอช ของแข็งละลายน้ำทั้งหมด (Total Dissolved Solids; TDS) และของแข็งแขวนลอยทั้งหมด (Total Suspended Solid; TSS) ไม่เกินมาตรฐานน้ำทิ้งสำหรับอุตสาหกรรมสิ่งทอ ผลการวิเคราะห์โครงสร้างทางเคมีของสีก่อนและหลังกำจัดสีโดยใช้เทคนิค FTIR และ HPLC พบว่า ผลิตภัณฑ์จุลินทรีย์ B สามารถย่อยสลายหมู่โครโมฟอร์หรือหมู่เอโซ (-N=N-) ทำให้พันธะเอโซของสีแตกออกแล้วเกิดเป็นสารแอโรแมติกเอมีน ทำให้ความเข้มสีลดลง ในขณะที่ผลการวิเคราะห์กรดออกซาลิกที่อาจเกิดขึ้นจากการย่อยสลายสี Novacron Super Black-G ของผลิตภัณฑ์จุลินทรีย์ B พบว่าไม่สามารถตรวจสอบด้วยเทคนิค HPLC …

การวิเคราะห์ความอ่อนไหวสำหรับการหาค่าเหมาะที่สุดของกระบวนการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยสารละลายโพแทสเซียมคาร์บอเนต, ฐาปณัฐ ชื่นพันธุ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

กระบวนการดักจับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยวิธีการดูดซึมทางเคมีเป็นหนึ่งในวิธีที่ถูกใช้ในกระบวนการบำบัดแก๊สเสียในระดับภาคอุตสาหกรรมเพื่อลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม หนึ่งในวิธีการศึกษาและพัฒนากระบวนการดักจับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยวิธีการดูดซึมทางเคมีอย่างมีประสิทธิภาพ คือ การสร้างแบบจำลองในโปรแกรมคอมพิวเตอร์เนื่องจากช่วยลดค่าใช้จ่ายและเวลา นอกจากนี้ ยังได้รับการยอมรับในวงการวิศวกรรมเคมี ในงานวิจัยนี้ การวิเคราะห์ความอ่อนไหวด้วยวิธีการออกแบบการทดลองเชิงแฟกทอเรียลสองระดับของกระบวนการดักจับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยสารละลายโพแทสเซียมคาร์บอเนตถูกจำลองโดยระบบสมดุลภายในโปรแกรม Aspen Plus โดยแบบจำลองสมบัติเชิงอุณหพลศาสตร์ ENRTL-RK เพื่อหาค่าเหมาะที่สุดและเปรียบเทียบผลของสถานการณ์ที่เหมาะที่สุดกับผลของกระบวนการดักจับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยสารละลายโมโนเอทาโนลามีนจากงานวิจัยที่เกี่ยวข้อง จากการศึกษา พบว่า ประสิทธิภาพการดักจับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ของสถานการณ์ที่มีค่าเหมาะที่สุดมีค่าร้อยละ 87.04 และมีค่าพลังงานจำเพาะต่อมวลคาร์บอนไดออกไซด์ที่เครื่องทำความร้อนของหอแยกเท่ากับ 2.17 GJ/T CO2 อีกทั้งมีค่าใช้จ่ายในการในการดำเนินการของกระบวนการกำจัดแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ต่อปีเท่ากับ 57.50 USD/T CO2 ซึ่งมีประสิทธิภาพการดักจับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่สูงกว่าและค่าใช้จ่ายในการในการดำเนินการของกระบวนการดักจับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ต่อปีที่ต่ำกว่าผลการจำลองกระบวนการดักจับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยสารละลายโมโนเอทาโนลามีนจากงานวิจัยที่เกี่ยวข้อง ซึ่งมีประสิทธิภาพการดักจับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ร้อยละ 73.35 ค่าพลังงานจำเพาะต่อมวลคาร์บอนไดออกไซด์ที่เครื่องทำความร้อนของหอแยกเท่ากับ 4.73 GJ/T CO2 และมีค่าใช้จ่ายในการในการดำเนินการของกระบวนการกำจัดแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ต่อปีเท่ากับ 107.50 USD/T CO2