环氧树脂模型化合物的合成及其在近临界水中的分解

论文摘要

环氧树脂及其复合材料的废弃物带来了严重的环境问题,对其进行分解回收将产生巨大的经济效益和社会效益。近临界水具有粘度低、传质快、扩散系数高及溶剂化能力强能等优点,且来源广泛、无毒无害,与产物易分离,可作为化学法分解回收环氧树脂及其复合材料的一种具有潜力的环境友好介质。为了从更深层面理解环氧树脂在近临界水条件下的分解机理,并为近临界水可控回收环氧树脂提供坚实的理论依据,本文合成了分别含碳氧键和双酚A结构、碳氧键和碳氮键的两种不同结构的双酚A型环氧树脂模型化合物,分离提纯后利用薄层色谱分析、氢核磁共振、质谱等分析方法对所合成化合物进行纯度和结构表征;然后在近临界水中不同条件下对其分解,并采用气质联用分析分解产物;提出不同条件下模型化合物的分解机理。实验结果表明:对于含碳氧键和双酚A结构的模型化合物,在285℃分解温度下,近临界水中的水分子作为亲核试剂与碳氧键发生作用,使得模型化合物端部的碳氧键比中部的碳氧键更容易发生断裂水解。当温度升高、压力增加时,如325℃附近,近临界水电离出更多的H+,在较高浓度H+的亲电作用下,中部的碳氧键比端部的碳氧键更容易断裂。研究还发现由两种碳氧键断裂所形成的产物在近临界水中会进一步发生反应。对于含碳氧键和碳氮键结构的模型化合物,在近临界水中285℃温度下,碳氧键中的碳与碳氮键中的碳相比,是更强的亲电中心,在亲核试剂水的作用下,较容易发生断裂水解;温度升到325℃时,碳氧键在H+作用下形成正碳氧离子,键的断裂能大大降低,仍比碳氮键容易发生断裂。实验也同样发现,模型化合物中碳氧键和碳氮键断裂产生的分解产物在近临界水中会进一步发生反应。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义
• 1.2 高分子材料废弃物处理研究现状
• 1.2.1 高分子材料回收现状
• 1.2.2 高分子材料回收方法
• 1.2.3 高分子材料回收常用反应器
• 1.2.4 近临界水的研究与应用
• 1.3 模型化合物的研究概况
• 1.3.1 采用模型化合物研究高分子固化反应
• 1.3.2 采用模型化合物研究高分子降解老化反应
• 1.3.3 采用模型化合物研究树脂基体与其他物质间的界面反应
• 1.3.4 采用模型化合物进行的其他研究
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 实验部分
• 2.1 实验仪器与药品
• 2.1.1 主要实验设备
• 2.1.2 实验药品与试剂
• 2.2 主要实验内容
• 2.2.1 环氧树脂模型化合物的合成
• 2.2.2 环氧树脂模型化合物的表征
• 2.2.3 环氧树脂模型化合物的近临界水分解
• 2.2.4 环氧树脂模型化合物近临界水分解产物的表征
• 第3章 模型化合物一的合成及其在近临界水中分解
• 3.1 模型化合物一的表征
• 3.1.1 模型化合物一的纯度测试
• 3.1.2 模型化合物一的结构表征
• 3.2 模型化合物一在近临界水中的分解
• 3.2.1 模型化合物一分解产物的GC-MS 分析
• 3.2.2 模型化合物一近临界水分解产物随时间变化
• 3.3 模型化合物一近临界水中分解机理推测
• 3.4 本章小结
• 第4章 模型化合物二的合成及其在近临界水中分解
• 4.1 模型化合物二的表征
• 4.1.1 模型化合物二的纯度测试
• 4.1.2 模型化合物二的结构表征
• 4.2 模型化合物二在近临界水中的分解
• 4.2.1 近临界水中模型化合物二分解产物的GC-MS 分析
• 4.2.2 近临界水中模型化合物二的分解产物随时间变化
• 4.3 模型化合物二近临界水中分解机理推测
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢