A novel approach toward the prediction of the glass transition temperature: Application of the EVM model, a designer QSPR equation for the prediction of acrylate and methacrylate polymers

Camelio, Philippe; Cypcar, Christopher C.; Lazzeri, Véronique; Waegell, B.

doi:10.1002/(sici)1099-0518(19970930)35:13<2579::aid-pola5>3.0.co;2-m

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“…La Méthodologie de la Recherche Expérimentale permet d'apporter une réponse efficace et simple à mettre en oeuvre pour choisir les molécules candidates à la constitution d'une base de données expérimentales. La limite principale de ce type d'approche est qu'elle suppose l'existence d'un modèle ; dans le cas présent, le modèle a été développé en amont [3][4][5][6][7]. Actuellement, la constitution de cette base de données expérimentales est en cours de réalisation (synthèse des monomères, polymérisation et caractérisation des 7 polymères choisis).…”

Section: Resultsunclassified

“…C'est dans ce but que nous avons développé un modèle de prédiction de la température de transition vitreuse, T g , pour les polymères acryliques et méthacryliques : le modèle EVM (pour Énergie, Volume et Masse) [3][4][5][6][7]. La Jusqu'à présent, les coefficients A, B et C du modèle avaient été estimés par régression linéaire multiple (MLR) pour une famille de polymères donnée (polyacrylates [6,7] ou polystyrènes [7][8][9]).…”

unclassified

“…C'est dans ce but que nous avons développé un modèle de prédiction de la température de transition vitreuse, T g , pour les polymères acryliques et méthacryliques : le modèle EVM (pour Énergie, Volume et Masse) [3][4][5][6][7]. La T g est une propriété importante en chimie des polymères, car on observe à son passage de brusques variations d'un grand nombre de propriétés physico-chimiques.…”

unclassified

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Experimental research methodology for a model of glass transition temperature for acrylates and methacrylates

Camelio¹,

Campisi²,

Carro-Diaz³

et al. 1998

Analusis

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Depuis de nombreuses années, le laboratoire de Stéréochimie travaille au développement de monomères acryliques originaux [1-2] afin d'améliorer les propriétés de matériaux déjà existants en utilisant ces monomères comme comonomères ou bien en développant de nouveaux matériaux sur la base de ces monomères. Un des problèmes majeurs dans ce type de recherche est que l'on ne connaît pas à l'avance les propriétés macroscopiques des matériaux que l'on obtient à partir des monomères. Pour obtenir un polymère, il faut dans un premier temps synthé-tiser le monomère, puis le polymériser et enfin, on caracté-rise les matériaux obtenus. Si les propriétés recherchées sont obtenues, on peut passer à une phase de développement, sinon, il faut recommencer en modifiant la structure du monomère. Cette approche est lente car elle repose sur un processus itératif d'essais-erreurs. De plus, elle dépend essentiellement de l'expérience de l'homme de l'art et de son imagination. Pour rationaliser ce travail, l'utilisation d'un modèle pour une ou plusieurs propriétés basées sur la structure du monomère est d'une grande importance car on peut estimer la (les) propriété(s) rapidement d'un grand nombre de molécules en s'affranchissant dans un premier temps des problèmes liés à l'expérience. L'homme de l'art consacrera alors ses efforts sur les molécules qui présentent un intérêt potentiel au regard des résultats du modèle. C'est une démarche appliquée depuis un certain nombre d'années en chimie pharmaceutique ou en agrochimie (pesticides, fongicides, …) et qui tend à se développer en chimie des polymères.C'est dans ce but que nous avons développé un modèle de prédiction de la température de transition vitreuse, T g , pour les polymères acryliques et méthacryliques : le modèle EVM (pour Énergie, Volume et Masse) [3][4][5][6][7]. La Jusqu'à présent, les coefficients A, B et C du modèle avaient été estimés par régression linéaire multiple (MLR) pour une famille de polymères donnée (polyacrylates [6,7] ou polystyrènes [7][8][9]). Connaissant, pour cette famille de composés qui constitue notre matrice d'expériences (ξ N ), les réponses expérimentales (Y), nous pouvons déterminer, à partir de la matrice du modèle (X), les estimateurs des coefficients du modèle (B) (Fig. 1).Une série de tests statistiques permet ensuite de voir quels sont les niveaux de signification des résultats obtenus par l'Analyse de la Variance et avec le test de Student t sur les coefficients). C'est la démarche a posteriori. Ce modèle donnait pleinement satisfaction, au regard des informations D-optimal design has been used for constructing a experimental database required to set up a high quality model. We show that using a priori statistics criteria (i.e., before making the experiences) it is possible to select the minimum number of molecules required to set up the database. Using the same tools, and the previous results, it is possible to evaluate the quality of the predicted value for a set of new candidates and decide whether or not they have to be taken into account...

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Section: Resultsunclassified

unclassified

“…C'est dans ce but que nous avons développé un modèle de prédiction de la température de transition vitreuse, T g , pour les polymères acryliques et méthacryliques : le modèle EVM (pour Énergie, Volume et Masse) [3][4][5][6][7]. La T g est une propriété importante en chimie des polymères, car on observe à son passage de brusques variations d'un grand nombre de propriétés physico-chimiques.…”

unclassified

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Experimental research methodology for a model of glass transition temperature for acrylates and methacrylates

Camelio¹,

Campisi²,

Carro-Diaz³

et al. 1998

Analusis

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“…Literature reveals a number of QSPR methods based on molecular modeling to correlate the T g of homo-and copolymers [4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14][15][16][17][18]. There are only a few published reports [19,20] of QSPR studies wherein, T g of more complex systems such as cross linked polymers or polymers with an additive, for example a plasticizer has been correlated.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

A QSPR for the plasticization efficiency of polyvinylchloride plasticizers

Chandola¹,

Marathe²

2008

Journal of Molecular Graphics and Modelling

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“…A designer correlation equation was developed by Camelio et al (9,11) to investigate the role of bulky substituents in determining the T g of substituted methacrylates and acrylates. The Camelio QSPR model, referred to as the energy, volume, and mass (EVM) model, was developed to describe the effects of bulky substituents in terms of energetic barriers to rotation along the polymer backbone as affected by the proximity of the center of mass and volume of substituents to the polymer backbone.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Prediction of the Formulation Dependence of the Glass Transition Temperature for Amine-Epoxy Copolymers Using a Quantitative Structure-Property Relationship Based on the AM1 Method

Morrill¹,

Jensen²,

Madison³

et al. 2004

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Public reporting burden for this collection of information is estimated to average 1 hour per response, including the time for reviewing instructions, searching existing data sources, gathering and maintaining the data needed, and completing and reviewing the collection information. Send comments regarding this burden estimate or any other aspect of this collection of information, including suggestions for reducing the burden, to Department of Defense, Washington Headquarters Services, Directorate for Information Operations and Reports (0704-0188), 1215 Jefferson Davis Highway, Suite 1204, Arlington, VA 22202-4302. Respondents should be aware that notwithstanding any other provision of law, no person shall be subject to any penalty for failing to comply with a collection of information if it does not display a currently valid OMB control number. PLEASE DO NOT RETURN YOUR FORM TO THE ABOVE ADDRESS. REPORT DATE (DD-MM-YYYY) February 20042. REPORT TYPE PERFORMING ORGANIZATION NAME(S) AND ADDRESS(ES) U.S. Army Research Laboratory ATTN: AMSRD-ARL-WM-BD Aberdeen Proving Ground, MD 21005-5066 PERFORMING ORGANIZATION REPORT NUMBER ARL-TR-3137 SPONSOR/MONITOR'S ACRONYM(S) 9. SPONSORING/MONITORING AGENCY NAME(S) AND ADDRESS(ES) SPONSOR/MONITOR'S REPORT NUMBER(S) DISTRIBUTION/AVAILABILITY STATEMENTApproved for public release; distribution is unlimited. SUPPLEMENTARY NOTES*National Research Council Postdoctoral Fellow †Oak Ridge Institute for Science and Education, P.O. Box 117, MS 44, Oak Ridge, TN 37831-0117 ABSTRACTA designer Quantitative Structure-Property Relationship (QSPR), based upon molecular properties calculated using the AM1 semi-empirical quantum mechanical method, was developed to predict the glass transition temperature (T g ) of amine-cured epoxy resins based on the diglycidyl ether of bisphenol A. The QSPR (R 2 = 0.9977) was generated using the regression analysis program, Comprehensive Descriptors for Structural and Statistical Analysis (CODESSA). By applying an ad hoc treatment based on elementary probability theory to the quantitative structure-property relationship analysis, a method was developed for computing bulk polymer T g for stoichiometric and non-stoichiometric monomeric formulations. A model polymer was synthesized and found to validate our model predictions. SUBJECT TERMSAM1, semi-empirical, QSPR, amine, epoxy, polymer, glass transition SECURITY

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A novel approach toward the prediction of the glass transition temperature: Application of the EVM model, a designer QSPR equation for the prediction of acrylate and methacrylate polymers

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