新型二氧化碳弹性体的设计合成与性能的研究
二氧化碳是导致温室效应的主要原因，目前，石油化工行业产生大量的二氧化碳远远高于植物光合作用的二氧化碳消耗量。因此，通过化学合成的方法将二氧化碳固定变成高分子材料，不仅能够缓解温室效应带来的危害，而且可以将二氧化碳变废为宝，满足绿色化学的要求以及可持续发展的理念。近些年来，国内外报道利用二氧化碳与环氧化单体共聚，成功合成了多种二氧化碳塑料，但是没有关于二氧化碳弹性体的相关报道。本文设计采用烯丙基缩水甘油醚(AGE)与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为二氧化碳共聚单体，利用其长支链结构破坏分子链的规整性，同时保留主链的高柔顺性，最终合成得到基于二氧化碳的新型弹性体材料。 催化剂是二氧化碳与环氧化单体反应的核心，因此本论文第二章首先对适用于AGE/GMA与二氧化碳共聚反应的催化剂制备进行了研究。本研究制备了两种催化剂，一种是三氯乙酸钇-甘油-二乙基锌三元稀土催化剂，一种是不含稀土的甘油-二乙基锌二元催化剂，通过X-射线电子能谱手段对其表面结合能进行对比分析，研究了其可能的结构与催化机理，发现三氯乙酸钇-甘油-二乙基锌三元稀土催化剂更适用于AGE/GMA与二氧化碳共聚体系。 第三章利用合成的三氯乙酸钇-甘油-二乙基锌三元稀土为催化剂，通过阴离子配位聚合方法成功合成了CO2-AGE二元共聚物，所得共聚物的玻璃化转变温度Tg在-38℃左右，为无定形形态，是一种新型的二氧化碳弹性体。通过红外光谱与核磁共振光谱表征并分析了其结构，并通过改变聚合压力、温度以及反应时间对此二元共聚反应条件进行了优化，研究其对共聚物中碳酸酯链节含量与聚醚键节含量的影响。结果表明，当聚合压力为4MPa，温度为80℃，反应时间为18h所得共聚物的碳酸酯链节含量最高，对二氧化碳的利用率最高。此外，利用合成的二氧化碳弹性体为原料，通过通用橡胶加工方法，对其硫化特性进行了分析，并对其进行接枝改性研究。 第四章在第三章的基础上，在CO2-AGE二元共聚结构中引入第三单体GMA，进一步破坏分子链的规整性，并利用其竞聚作用影响，提高聚合物的分子量。通过阴离子配位聚合成功制备了CO2-AGE-GMA三元共聚物，结果表明，其数均分子量比二元共聚物提高了6000左右，玻璃化转变温度Tg为-48℃左右，比二元共聚物降低了10℃左右。
二氧化碳弹性体;合成工艺;烯丙基缩水甘油醚;甲基丙烯酸缩水甘油酯;结构表征
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
张立群
2018
中文
TB324
105
2018-09-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）