MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
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■020    ▼a9798315798408
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI32039169
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a547
■1001  ▼aPurwanto,  Nathan  Suryajaya.▼0(orcid)0000-0002-8406-6458
■24510▼aDesigning  Sustainable  Polymer  Networks:  Reprocessable  Polyurethane-Like  Materials  and  Extrudable  Covalent  Adaptable  Networks
■260    ▼a[Sl]▼bNorthwestern  University▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a517  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-12,  Section:  A.
■500    ▼aAdvisor:  Torkelson,  John  M.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Northwestern  University,  2025.
■520    ▼aEfforts  to  tackle  the  recyclability  challenges  of  cross-linked  polymers  in  the  last  two  decades  shape  the  development  of  covalent  adaptable  networks  (CANs),  although  continuous  reprocessing  (e.g.,  melt-extrusion)  of  CANs  are  very  rarely  demonstrated.  A  significant  portion  of  commercial  network  polymers  consists  of  polyurethanes  (PUs),  with  a  substantial  majority  of  PUs  employed  as  foams.  Sustainability  concerns  in  PUs,  namely  the  use  of  toxic  isocyanates  and  the  lack  of  recyclability,  motivate  the  development  of  non-isocyanate  polyurethanes  (NIPUs).  This  dissertation  aims  to  address  challenges  associated  with  the  development  of  NIPU  foam  CANs  and  efforts  to  achieve  recycling  of  CANs  through  melt-extrusion.The  first  part  of  this  dissertation  centers  on  the  development  of  renewable,  reprocessable,  and  recyclable  polyhydroxyurethane  (PHU)  and  non-isocyanate  polythiourethane  (NIPTU)  foams.  We  established  a  rheological  strategy  to  achieve  the  swift  and  rapid  synthesis  of  cross-linked,  self-blowing  PHU  foams.  Subsequently,  we  applied  this  methodology  to  produce  biobased  cross-linked  PHU  foams  with  precursors  derived  from  cashew  nutshell  liquid  waste  and  tall  oil  waste.  We  further  examined  the  impact  of  varying  blowing  agent  concentrations,  structure,  and  functionality  on  the  morphology,  mechanical  properties,  and  reprocessability  of  the  foams.  We  also  established  the  facile  synthesis  of  a  new  class  of  cross-linked  NIPU  foam,  i.e.,  NIPTU  foams.  Leveraging  the  rapid  and  catalyst-free  disulfide  dynamic  chemistry  inherent  in  NIPTU  linkages,  our  NIPTU  foams  are  endowed  with  excellent  melt-extrudability  to  the  bulk  state.  For  the  first  time  for  any  NIPUs,  we  also  demonstrated  foam-to-foam  recycling  of  NIPTU  foams.The  second  part  of  this  dissertation  aims  to  reveal  the  fundamentals  of  designing  CANs  amenable  to  melt-extrusion.  We  showed  that  increasing  the  cross-link  density  in  a  dual  dissociative  and  associative  polythiourethane  (PTU)  CAN  hastens  the  reprocessing,  due  to  a  shift  in  the  dominance  of  associative  dynamic  chemistry  relative  to  the  dissociative  character,  to  the  point  of  extrudability.  In  another  example,  we  synthesized  CANs  incorporating  a  dialkylamino  disulfide  dynamic  cross-linker  (BiTEMPS  methacrylate  or  BTMA),  capable  of  dissociative  dynamic  chemistry,  demonstrating  that  the  CAN  is  melt-extrudable  at  high  temperatures  where  the  dialkylamino  disulfide  dynamic  chemistry  is  sufficiently  rapid.  Additionally,  we  designed  internally  catalyzed  associative  siloxane-exchange  based  CANs  by  incorporating  amide  groups  as  secondary  linkages.  With  increasing  siloxane  and  amide  concentrations  in  our  CANs,  the  siloxane  exchange  becomes  progressively  faster.  This  led  to  the  CAN  with  the  highest  cross-link  density  undergoing  facile  melt  extrusion  with  full  retention  of  cross-link  density.The  third  part  of  this  dissertation  summarizes  minor  contributions  to  other  published  works  with  a  central  aim  to  advance  the  applications  and  understanding  of  CANs.  We  incorporated  a  non-piperidine-based  dialkylamino  disulfide  dynamic  cross-linker  and  systematically  compared  their  dynamic  properties  compared  to  BTMA.  We  also  incorporated  two  versions  of  BTMA:  one  containing  oligosulfides  (BTMA-Sn)  and  one  containing  purely  disulfide  (BTMA-S2),  into  polyethylene  (PE)  CANs  and  demonstrated  excellent  reprocessability  and  melt-extrudability.  We  developed  a  method  to  depolymerize  and  recover  valuable  monomer-like  compounds  from  NIPTU  networks  via  trans(thio)carbamoylation,  achieving  up  to  94  mol%  monomer  recovery.  Additionally,  we  presented  the  first  chain-growth  CAN  with  thionourethane  linkages  synthesized  from  commodity  comonomers,  showing  excellent  creep  resistance  and  reprocessability.  Lastly,  we  presented  the  unusual  glass  transition  (Tg)  breadth,  facile  autonomous  self-healing,  and  elimination  of  the  Tg-confinement  effect  in  styrene/2-propylheptylacrylate  random  copolymers.
■590    ▼aSchool  code:  0163.
■650  4▼aPolymer  chemistry
■650  4▼aMaterials  science
■650  4▼aEngineering
■650  4▼aSustainability
■653    ▼aCovalent  adaptable  network
■653    ▼aExtrusion
■653    ▼aNon-isocyanate  polyurethane
■653    ▼aPolyurethane  foam
■653    ▼aPolyhydroxyurethane
■690    ▼a0495
■690    ▼a0794
■690    ▼a0640
■690    ▼a0537
■71020▼aNorthwestern  University▼bMaterials  Science  and  Engineering.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-12A.
■790    ▼a0163
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17357526▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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