三叉结构受阻酚类抗氧剂的合成与性能研究

论文摘要

本论文对抗氧剂和树状大分子的发展现状及前景进行了简要的介绍,并对树状大分子的合成方法进行了系统阐述。在此基础上,根据树状大分子的端基可以进行功能基转化这一特点,通过分子设计将具有抗氧化功能基团的中间体接枝到树状大分子上,即以β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸甲酯（简称3,5-甲酯）为原料,通过水解反应和卤置换反应,合成了具有抗氧化功能基团的中间体β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰氯（简称3,5-丙酰氯）。然后通过酰化反应将合成的中间体接枝到以氨为核的整代树状大分子PAMAM 1.0G骨架上,合成了一种新型受阻酚类抗氧剂,即三叉结构酚类抗氧剂（Ⅰ）。重点对接枝反应条件进行了探索和优化,主要考察了反应溶剂、加料顺序、反应温度、原料配比、反应时间对产物的影响,得出最佳反应条件为:用三氯甲烷作溶剂、反向混合滴加、原料配比为5:1、采用分段升温、在10℃下滴加1.0G、在40℃下恒温反应12h。在此条件下,产品的收率为45.1%。参考三叉结构酚类抗氧剂（Ⅰ）的合成条件,又探索了将3,5-丙酰氯接枝到整代树状大分子PAMAM 2.0G骨架上,合成了类似结构的酚类抗氧剂（Ⅱ）。通过红外光谱和元素分析对合成的新型酚类抗氧剂的结构进行了表征,证明了合成产品的分子结构与设计分子的结构基本相符。另外,对三叉结构酚类抗氧剂（Ⅰ）在LLDPE（7042）和PP（T30S）树脂中进行了抗氧化性能评价,在相同的实验条件下与抗氧剂1010和抗氧剂3114进行对比。结果表明:三叉结构酚类抗氧剂（Ⅰ）在LLDPE（7042）中无论是单独使用还是和抗氧剂168复配使用,都显示出了卓越的抗氧化性能,抗氧化效果都大大超过了抗氧剂1010和抗氧剂3114。当单独使用时氧化诱导期几乎是抗氧剂1010的1.8倍,抗氧剂3114的1.5倍。当复配使用时,氧化诱导期为抗氧剂1010与抗氧剂168复配体系的1.5倍,抗氧剂3114与抗氧剂168复配体系的2.8倍;三叉结构酚类抗氧剂（Ⅰ）在PP（T30S）中也具有很好的抗氧化作用,单独使用时氧化诱导期分别为抗氧剂1010的1.1倍,抗氧剂3114的1.37倍。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 自动氧化现象及抗氧剂
• 1.2 自动氧化及抗氧化作用机理
• 1.2.1 自动氧化机理
• 1.2.2 抗氧剂的作用机理
• 1.3 抗氧剂之间的相互作用
• 1.3.1 受阻酚类抗氧剂之间的协同作用
• 1.3.2 主辅抗氧剂之间的协同作用
• 1.3.3 受阻酚抗氧剂与受阻胺光稳定剂（HALS）之间的协同作用
• 1.4 抗氧剂的结构对抗氧化效率的影响
• 1.4.1 取代基的影响
• 1.4.2 生成自由基的影响
• 1.4.3 其它因素的影响
• 1.5 酚类抗氧剂的开发及发展趋势
• 1.6 树状大分子
• 1.6.1 树状大分子的研究现状
• 1.6.2 树状大分子的合成方法
• 1.6.3 树状大分子的结构特点
• 1.6.4 树状大分子的功能化
• 1.7 本课题的设计思路与工作内容
• 第二章 三叉结构受阻酚类抗氧剂的合成实验部分
• 2.1 实验原料及仪器
• 2.1.1 实验药品
• 2.1.2 主要实验仪器
• 2.2 合成原理
• 2.2.1 抗氧剂骨架的合成原理
• 2.2.2 抗氧剂中间体的合成原理
• 2.2.3 三叉结构受阻酚类抗氧剂的合成原理
• 2.3 实验装置
• 2.3.1 合成反应装置图
• 2.3.2 减压蒸馏装置图
• 2.4 三叉结构受阻酚类抗氧剂的合成方法
• 2.4.1 以氨为核心PAMAM 抗氧剂骨架的合成
• 2.4.2 抗氧剂中间体的合成
• 2.4.3 三叉结构受阻酚类抗氧剂（Ⅰ）合成
• 2.4.4 三叉结构受阻酚类抗氧剂（Ⅱ）合成
• 2.5 产品的精制
• 2.6 产品的结构表征
• 2.6.1 酚类抗氧剂的元素分析
• 2.6.2 酚类抗氧剂及中间体的红外光谱表征
• 第三章 三叉结构受阻酚类抗氧剂的合成实验结果与讨论
• 3.1 酚类抗氧剂骨架的合成结果分析
• 3.2 抗氧剂中间体的合成结果分析
• 3.2.1 β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸的合成结果分析
• 3.2.2 β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰氯的合成条件优化
• 3.3 三叉结构酚类抗氧剂（Ⅰ）合成条件优化
• 3.3.1 反应溶剂对酚类抗氧剂（Ⅰ）合成反应的影响
• 3.3.2 加料顺序对酚类抗氧剂（Ⅰ）合成反应的影响
• 3.3.3 反应温度对酚类抗氧剂（Ⅰ）合成反应的影响
• 3.3.4 反应原料的摩尔比对酚类抗氧剂（Ⅰ）合成反应的影响
• 3.3.5 反应时间对酚类抗氧剂（Ⅰ）合成反应的影响
• 3.4 三叉结构酚类抗氧剂（Ⅱ）的合成反应探索
• 3.5 产品的精制结果分析
• 3.5.1 酚类抗氧剂（Ⅰ）的精制
• 3.5.2 酚类抗氧剂（Ⅱ）的精制
• 3.6 产品的结构表征
• 3.6.1 三叉结构酚类抗氧剂的元素分析
• 3.6.2 三叉结构酚类抗氧剂及其中间体的红外光谱分析
• 第四章 三叉结构受阻酚类抗氧剂的性能评价
• 4.1 实验原料及仪器
• 4.1.1 实验原料
• 4.1.2 实验仪器
• 4.2 测试内容及方法
• 4.2.1 力学性能测试
• 4.2.2 熔体流动速率（MFR）的测定
• 4.2.3 氧化诱导期的测定
• 4.3 实验步骤
• 4.3.1 三叉结构酚类抗氧剂（Ⅰ）在LLDPE 树脂中的抗氧化性能测定
• 4.3.2 三叉结构酚类抗氧剂（Ⅰ）在PP 树脂中的抗氧化性能测定
• 4.3.3 酚类抗氧剂（Ⅰ）与抗氧剂168 复配在LLDPE 树脂中的抗氧化性能测定
• 4.4 实验结果与讨论
• 4.4.1 三叉结构酚类抗氧剂（Ⅰ）在LLDPE 树脂中的抗氧化性能
• 4.4.2 三叉结构酚类抗氧剂（Ⅰ）在PP（T30S）树脂中的抗氧化性能
• 4.4.3 三叉结构酚类抗氧剂（Ⅰ）与抗氧剂168 复配在LLDPE 树脂中的抗氧化性能
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 附录A 聚乙烯测试氧化诱导期图
• 附录B 聚丙烯测试氧化诱导期图
• 详细摘要