GOALI: Collaborative Research: On-Demand Continuous-Flow Production of High Performance Acrylic Resins: from Electronic-Level Modeling to Modular Process Intensification

GOALI:合作研究:高性能丙烯酸树脂的按需连续流生产:从电子级建模到模块化过程强化

基本信息

  • 批准号:
    1803215
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 24万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-09-01 至 2021-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The proposed collaborative research project between two academic groups and an industrial partner, Axalta Coating Systems (formerly DuPont Performance Coatings), aims to investigate the effects of molecular oxygen on free-radical polymerization (FRP). The effects of molecular oxygen can be either catalytic, at high temperatures, or inhibitory, at low temperatures. The majority of FRP studies with molecular oxygen have focused on its inhibitory effects, so it will be of great fundamental interest to discover the mechanisms of oxygen-based catalysis under different reaction conditions. To translate this finding into practical industrial processes, it is vital to understand how the concentration of molecular oxygen influences reaction rates and resulting polymer conversion and microstructure.The team proposes to: (a) Identify the most likely mechanisms for polymer-chain initiation by molecular oxygen and the departure of oxygen from live polymer chains before they are terminated, using Density Functional Theory (DFT); (b) Design and conduct batch polymerization experiments to capture the initiating and product species and to verify the theoretically-predicted species and mechanisms; (c) Develop a macroscopic mechanistic model of an oxygen-initiated polymerization tubular reactor (PTR) to perform model-based design; and (d) Develop a modular PTR design that intensifies and modularizes acrylic resin processes. The reduction or elimination of conventional thermal initiators (normally the most expensive component of a resin) will lower the operating costs. The elimination of residual groups left by conventional initiators in the final product (which adversely affect polymer properties such as UV resistance) and the optimal operation of FRP reactors will improve the resin quality. Beyond acrylates, the outcomes of this research may impact every free-radical polymerization process. In addition to training two graduate students, the team plans to create computer modeling modules and projects to provide research training opportunities to undergraduates selected from underrepresented groups through Drexel's Co-op program and UPenn's Vagelos Integrated Program in Energy Research (VIPER).This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
两个学术团体和工业合作伙伴艾仕得涂料系统(原杜邦高性能涂料)之间拟议的合作研究项目旨在研究分子氧对自由基聚合(FRP)的影响。分子氧的作用可以是高温下的催化作用,也可以是低温下的抑制作用。大多数关于分子氧的玻璃钢研究都集中在其抑制作用上,因此发现不同反应条件下的氧催化机制将具有重大的根本意义。为了将这一发现转化为实际的工业过程,了解分子氧的浓度如何影响反应速率以及由此产生的聚合物转化率和微观结构至关重要。该团队建议:(a)确定分子氧引发聚合物链最可能的机制。使用密度泛函理论 (DFT) 计算氧和氧在活性聚合物链终止之前的脱离; (b) 设计和进行间歇聚合实验,以捕获引发物质和产物物质,并验证理论预测的物质和机制; (c) 开发氧引发聚合管式反应器(PTR)的宏观机理模型,以进行基于模型的设计; (d) 开发模块化 PTR 设计,以强化和模块化丙烯酸树脂工艺。减少或消除传统热引发剂(通常是树脂中最昂贵的成分)将降低运营成本。消除最终产品中传统引发剂留下的残余基团(这会对聚合物性能(例如抗紫外线性)产生不利影响)以及 FRP 反应器的优化运行将提高树脂质量。除了丙烯酸酯之外,这项研究的结果可能会影响每一个自由基聚合过程。除了培训两名研究生外,该团队还计划创建计算机建模模块和项目,通过德雷克塞尔大学的合作项目和宾夕法尼亚大学瓦格洛斯能源研究综合项目(VIPER)为从代表性不足群体中选出的本科生提供研究培训机会。该奖项反映了通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估,NSF 的法定使命被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Ionic gating drives correlated insulator–metal transition
离子门控驱动相关绝缘体-金属转变
Experimental and Mechanistic Modeling Study of Self-Initiated High-Temperature Polymerization of Ethyl Acrylate
丙烯酸乙酯自引发高温聚合实验及机理模拟研究
  • DOI:
    10.1021/acs.iecr.9b05050
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Laki, Saeed;A. Shamsabadi, Ahmad;Riazi, Hossein;Grady, Michael C.;Rappe, Andrew M.;Soroush, Masoud
  • 通讯作者:
    Soroush, Masoud
Oxygen-Initiated Free-Radical Polymerization of Alkyl Acrylates at High Temperatures
高温下氧气引发丙烯酸烷基酯的自由基聚合
  • DOI:
    10.1021/acs.macromol.1c00669
  • 发表时间:
    2021-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Liu, Shi;Chua, Lauren;Shamsabadi, Ahmad Arabi;Corcoran, Patrick;Patra, Abhirup;Grady, Michael C.;Soroush, Masoud;Rappe, Andrew M.
  • 通讯作者:
    Rappe, Andrew M.
Method of Moments Applied to Most-Likely High-Temperature Free-Radical Polymerization Reactions
适用于最有可能的高温自由基聚合反应的矩量法
  • DOI:
    10.3390/pr7100656
  • 发表时间:
    2019-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Riazi, Hossein;Arabi Shamsabadi, Ahmad;Grady, Michael;Rappe, Andrew;Soroush, Masoud
  • 通讯作者:
    Soroush, Masoud
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Andrew Rappe其他文献

Andrew Rappe的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Andrew Rappe', 18)}}的其他基金

NSF/DMR-BSF: Multiscale-Modeling and Raman Spectroscopy to Uncover Correlated Atomic Motions in Hybrid and Halide Perovskites
NSF/DMR-BSF:多尺度建模和拉曼光谱揭示混合和卤化物钙钛矿中的相关原子运动
  • 批准号:
    1719353
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 24万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Project: GOALI: Acrylic Resins Product and Process Design through Combined Use of Quantum Chemical Calculations and Spectroscopic Methods
合作项目:GOALI:结合使用量子化学计算和光谱方法进行丙烯酸树脂产品和工艺设计
  • 批准号:
    1159736
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 24万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: GOALI: Design of Chemically Self-Regulated, Acrylic Coatings Processes through Iterative Use of Chemical Quantum Calculations and Spectroscopic Methods
合作研究:GOALI:通过迭代使用化学量子计算和光谱方法设计化学自调节丙烯酸涂料工艺
  • 批准号:
    0932786
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 24万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CAREER: Theoretical Studies of the Electronic, Structural, and Vibrational Properties of Molecule-Surface Systems
职业:分子表面系统的电子、结构和振动特性的理论研究
  • 批准号:
    9702514
  • 财政年份:
    1997
  • 资助金额:
    $ 24万
  • 项目类别:
    Continuing Grant

相似国自然基金

基于交易双方异质性的工程项目组织间协作动态耦合研究
  • 批准号:
    72301024
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
医保基金战略性购买促进远程医疗协作网价值共创的制度创新研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    45 万元
  • 项目类别:
    面上项目
面向协作感知车联网的信息分发时效性保证关键技术研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
面向5G超高清移动视频传输的协作NOMA系统可靠性研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于自主性边界的人机协作-对抗混合智能控制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

GOALI/Collaborative Research: Instabilities and Local Strains in Engineered Cartilage Scaffold
GOALI/合作研究:工程软骨支架的不稳定性和局部应变
  • 批准号:
    2129825
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 24万
  • 项目类别:
    Standard Grant
GOALI/Collaborative Research: Instabilities and Local Strains in Engineered Cartilage Scaffold
GOALI/合作研究:工程软骨支架的不稳定性和局部应变
  • 批准号:
    2129776
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 24万
  • 项目类别:
    Standard Grant
DMREF: Collaborative Research: GOALI: Accelerating Discovery of High Entropy Silicates for Extreme Environments
DMREF:合作研究:GOALI:加速极端环境中高熵硅酸盐的发现
  • 批准号:
    2219788
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 24万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: GOALI: Bio-inspired bistable energy harvesting for fish telemetry tags
合作研究:GOALI:用于鱼类遥测标签的仿生双稳态能量收集
  • 批准号:
    2245117
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 24万
  • 项目类别:
    Standard Grant
GOALI/Collaborative Research: Understanding Multiscale Mechanics of Cyclic Bending under Tension to Improve Elongation-to-Fracture of Hexagonal Metals
GOALI/合作研究:了解张力下循环弯曲的多尺度力学,以提高六方金属的断裂伸长率
  • 批准号:
    2147126
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 24万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了