离子液体及Pd/C催化剂在聚酮中的应用

论文摘要

一氧化碳（CO）和苯乙烯交替共聚制备的脂肪族聚酮具有良好的力学性能,特别是具有光降解性能,使聚酮作为新型环境友好材料引起广泛的关注。但是由于催化体系价格昂贵,阻碍了聚酮的工业化进程。为此,本文将以改善钯体系的催化活性为目的,通过合成多种适用于聚酮催化体系的离子液体代替传统的溶剂和用Pd/C代替乙酸钯作为催化剂这两种方法来实现催化剂的回收和重复使用,以达到降低产物成本的目的。通过微波加热和常规方法合成了11种使用于聚酮体系的离子液体,并将其作为反应介质应用于聚酮的合成。比较了常规方法和微波方法制备离子液体的区别,研究了微波功率、微波反应时间对离子液体制备的影响;考察了不同种类的离子液体对催化体系的影响。以1-丁基-4-甲基吡啶六氟磷酸盐离子液体作为溶剂,采用复配催化体系[Pd（N-N）2][BF4]2、[Pd（N-N）2][PF6]2、[Pd（N（CH3）-N（CH3））2][PF6]2催化一氧化碳和苯乙烯共聚,合成了聚酮（STCO）。利用元素分析、示差扫描量热分析、GPC、X射线光电子能谱测试、核磁共振及红外光谱分析等方法对离子液体、催化剂及共聚产物进行表征。用离子液体代替传统溶剂,考察了不同的钯催化剂、离子液体用量、反应时间、对苯醌用量、苯乙烯用量、磷酸酯钬对聚合反应的影响及钯复配催化剂在离子液体中的重复使用性。实验结果表明,离子液体可以代替传统溶剂,通过优化催化体系各组分配比,最高催化活性达884.70gSTCO/（gPd·h）;催化活性重复使用4次后,催化活性仍保留第一次的38.57%。以活性炭负载钯代替乙酸钯,催化一氧化碳和苯乙烯共聚,合成了聚酮。考察了钯催化剂用量、反应时间、反应温度、对甲苯磺酸以及配体对聚合反应的影响,通过优化催化体系各个组分配比,催化活性最高为1020.72gSTCO/（gPd·h）。并考察了Pd/C催化剂的重复使用,在不影响产物性能的同时,负载催化剂Pd/C在重复使用12次后,仍具有催化活性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 第二章 文献综述
• 2.1 聚酮概述
• 2.2 聚酮简介
• 2.2.1 聚酮的结构
• 2.2.2 聚酮的性能
• 2.2.3 聚酮的化学性质
• 2.2.4 聚酮的改性
• 2.3 聚酮的用途
• 2.3.1 共聚物
• 2.3.2 聚酮改性PVC
• 2.3.3 增强聚酮
• 2.3.4 阻燃聚酮
• 2.3.5 生物材料
• 2.4 催化体系的发展过程
• 2.4.1 第八族过渡金属催化体系
• 2.5 离子液体的概述
• 2.5.1 离子液体的概念
• 2.5.2 离子液体的特点
• 2.5.3 离子液体的种类
• 2.5.4 离子液体在有机合成中的应用
• 2.5.5 离子液体存在的问题
• 2.5.6 微波在有机合成中的应用
• 2.5.7 微波改进离子液体的合成
• 2.6 负载钯催化剂的利用
• 2.6.1 活性炭载钯催化剂的回收利用
• 2.6.2 氧化铝载钯的催化剂的回收利用
• 2.6.3 钯-锰催化剂的回收利用
• 2.7 本课题的研究意义及内容
• 第三章 离子液体的制备及在聚酮中的应用
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 主要实验仪器
• 3.2.3 实验方法
• 3.2.4 催化活性R的计算
• 3.2.5 离子液体的表征
• 3.2.6 催化剂的表征
• 3.2.7 共聚物的表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 离子液体的表征
• 3.3.2 催化剂的表征
• 3.3.3 聚合物的表征
• 3.3.4 离子液体常规制备方法与微波制备方法的比较
• 3.3.5 微波功率对离子液体合成的影响
• 3.3.6 微波反应时间对离子液体合成的影响
• 3.3.7 离子液体不同阴阳离子对催化体系的影响
• 3.3.8 离子液体烷基链长对催化体系的影响
• 3.3.9 离子液体用量对聚合反应的影响
• 3.3.10 反应温度对聚合反应的影响
• 3.3.11 对苯醌用量对聚合反应的影响
• 3.3.12 反应时间对聚合反应的影响
• 3.3.13 不同苯乙烯用量对聚合反应的影响
• 3.3.14 不同配体对聚合反应的影响
• 3.3.15 钯-稀土复配催化体系
• 3.3.16 催化体系的重复使用
• 3.4 结论
• 第四章 钯碳催化体系在聚酮中的应用
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 实验方法
• 4.2.3 催化剂的表征
• 4.2.4 共聚物的表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 催化剂的表征
• 4.3.2 共聚产物的表征
• 4.3.3 Pd/C催化体系在聚酮合成中的应用
• 4.3.4 稀土配位催化体系
• 4.4 结论
• 第五章 结论
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢