Síntesis y caracterización de nuevas polinorbornén dicarboximidas aromáticas con propiedades de intercambio iónico

Abstract

This work reports on the synthesis and ring opening metathesis polymerization (ROMP) of the new monomers N-4-biphenyl-norbornene-5,6-dicarboximide (1a) and N-4-phenol-norbornene-5,6-dicarboximide (1b). The synthesis of the monomers was carried out by reaction of norbornene-5,6-dicarboxylic anhydride (NDA) with 4-aminobiphenyl and 4-aminophenol, respectively. The NDA was prepared from maleic anhydride and dicyclopentadiene by the methodology previously reported. Afterwards, the polymerization of monomers 1a and 1b was carried out using 2nd generation Grubbs catalyst to obtain the new polymers poly(N-4-byphenyl-norbornene-5,6-dicarboximide) (2a) and poly(N-4-phenol-norbornene-5,6-dicarboximide) (2b), respectively. Subsequently, polymer 2a was submitted to both a hydrogenation using p-toluenesulfonyl hydrazide and a sulfonation using acetyl sulfate. The new monomers and polymers were characterized by Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR), proton and carbon-13 nuclear magnetic resonance (1H-NMR and 13C-NMR), X-ray diffraction (XRD), thermomechanical analysis (TMA), thermogravimetric analysis (TGA) and mechanical stress-strain tests, among others. Dense polymer membranes were prepared with these materials by dissolution-evaporation method in DMAc and DMF, respectively, to determine their ion-exchange capacity (IEC), water uptake percentage (%Wu) and proton conductivity (?), among others.

En el presente trabajo se reporta la síntesis y polimerización vía metátesis con apertura de anillo (ROMP) de los nuevos monómeros N-4-bifenil-norbornén-5,6-dicarboximida (1a) y N-4-fenol-norbornén-5,6-dicarboximida (1b). La síntesis de los monómeros se llevó a cabo mediante la reacción del anhídrido norbornen-5,6-dicarboxílico (NDA) con 4-aminobifenil y 4-aminofenol, respectivamente. El NDA es preparado a partir de anhídrido maleico y diciclopentadieno de acuerdo con la metodología previamente reportada. A continuación, la polimerización de los monómeros 1a y 1b se llevó a cabo utilizando el catalizador de Grubbs de 2ª generación para obtener los nuevos polialquenameros poli(N-4-bifenil-norbornén-5,6-dicarboximida) (2a) y poli(N-4-fenol-norbornén-5,6-dicarboximida) (2b), respectivamente. Posteriormente, el polímero 2a fue sometido tanto a una hidrogenación utilizando p-toluensulfonil hidrazida como a una sulfonación utilizando sulfato de acetilo. Los nuevos monómeros y polímeros fueron caracterizados mediante espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR), resonancia magnética nuclear de protón y carbono-13 (1H-RMN y 13C-RMN), difracción de rayos X (DRX), análisis termomecánico (TMA), análisis termogravimétrico (TGA) y ensayos mecánicos de esfuerzo-deformación, entre otros. A partir de estos materiales fueron preparadas membranas poliméricas densas por el método de disolución-evaporación en DMAc y DMF, respectivamente, para determinar su capacidad de intercambio iónico (IEC), porcentaje de absorción de agua (%Wu) y conductividad protónica (σ), entre otras.