五元环状碳酸酯的合成，聚合及其纳米复合材料的制备

论文摘要

二氧化碳是主要的温室气体,作为主要温室气体的CO2的排放量正以每年4%的速率递增,这给人类的生产、生活造成了严重的影响。在“原子经济”、“可持续发展”和“绿色化学”的潮流下,如何在相对温和的条件下实现CO2的化学固定成为国际上竞相研发的热点课题。近年来,有关五元环状碳酸酯的合成研究已经成为了国内外学术界的研究热点,并且引起了人们的高度重视,本论文主要运用二氧化碳气体与环氧化合物开展了五元环状碳酸酯的合成工作并运用合成的单体进行了开环聚合反应。五元环状碳酸酯具有非常好的电绝缘性能,光学性能,合成成本低,环保等多种优点,预计五元环状碳酸酯的合成以及运用五元环状碳酸酯开发新型高分子材料在未来的研究中会有非常好的前景。本文,在自己对单体合成以及聚合研究的基础上,对聚碳酸酯/无机复合材料制备方面做了一定的探讨与研究。在五元环状碳酸酯的合成与聚合工作中:主要合成了B5CC和五元环状碳酸丙烯酯两种单体;B5CC单体与1,6-己二胺进行共聚反应;在五元环状碳酸酯与二胺的开环聚合的基础上,又采用五元环状碳酸丙烯酯为封端剂,研究了封端聚合一些性能的变化:加入不同量的封端剂以后,可以得到不同分子量的聚碳酸酯;随着封端剂加入比例的增大,得到的聚碳酸酯的分子量降低,并且玻璃化转变温度以及热稳定性也随之降低。本文在复合材料研究方面,制备了二氧化硅/聚碳酸酯、埃洛石/聚碳酸酯纳米复合材料;同时以蛭石为原料制备了聚碳酸酯/蛭石插层复合材料以及聚碳酸酯/剥离型蛭石复合材料。在二氧化硅、埃洛石/聚碳酸酯复合材料的制备研究中,首先对二氧化硅、埃洛石两种粒子表面进行有机化处理,然后通过原位聚合法制备了两种复合材料。复合后的材料不但使聚碳酸酯的热稳定性能得到了一定的提高,同时二氧化硅和埃洛石纳米粒子在有机溶剂中的分散性能也得到了明显的改善,纳米粒子本身有比较大的比表面积,比较容易发生团聚,接枝聚合以后明显地减少了粒子之间的团聚现象。在蛭石复合材料的研究方面,本文主要采取了两种方式制备聚碳酸酯/蛭石复合材料:聚碳酸酯/蛭石插层复合材料以及聚碳酸酯/剥离型蛭石复合材料。聚碳酸酯/蛭石插层复合材料与聚碳酸酯/剥离型蛭石复合材料两者相比,剥离型蛭石复合材料对热性能的影响稍好于插层方法所得到的复合材料。另外,通过扫描电镜的观察,可以看出两种方法制得的复合材料中,蛭石都能够很好地被剥离,并且能够比较均一地分散到聚合物当中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1 五元环状碳酸酯的合成以及开环聚合的研究进展
• 1.1 二氧化碳的研究现状及利用
• 1.2 环碳酸酯合成的研究现状
• 1.3 五元环状碳酸酯开环聚合的研究进展
• 2 聚合物基无机纳米复合材料研究进展
• 2.1 聚合物基无机纳米复合材料的制备方法
• 2.1.1 纳米粒子直接填充法
• 2.1.2 原位聚合法
• 2.1.3 溶胶-凝胶复合法
• 2.1.4 插层复合法
• 2.1.5 超声波法
• 2.1.6 自组装技术
• 3 聚合物纳米复合材料的应用以及聚合物基无机纳米颗粒复合材料的理论研究进展
• 3.1 聚合物纳米复合材料的力学性能及应用
• 3.2 聚合物纳米复合材料的热稳定性及其应用
• 3.3 聚合物纳米复合材料的阻燃性及其应用
• 3.4 聚合物纳米复合材料在其他方面的应用
• 3.5 聚合物基无机纳米颗粒复合材料的理论研究进展
• 4 无机粒子的表面修饰
• 4.1 粒子的分类
• 4.2 无机粒子的物理修饰
• 4.3 无机粒子的化学修饰
• 4.4 机械力化学法修饰超细粒子
• 4.5 高能表面修饰
• 5 本论文的研究目的和意义
• 参考文献
• 第二章 双酚A类五元环状碳酸酯单体（B5CC）的合成以及碳酸酯的开环聚合反应
• 1 引言
• 2 实验部分
• 2.1
• 2.1.1 试剂及药品
• 2.1.2 仪器
• 2.1.3 五元环状碳酸丙烯酯的合成
• 2.1.4 B5CC双五元环状碳酸酯的合成
• 2.1.5 B5CC双五元环状碳酸酯与1,6-己二胺的开环聚合反应
• 2.1.6 五元环状碳酸酯与二胺进行的封端聚合反应
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 五元环状碳酸丙烯酯和B5CC的合成
• 2.3.2 B5CC双五元环状碳酸酯与1,6-己二胺的开环聚合反应
• 2.3.3 五元环状碳酸酯与二胺进行双封端反应
• 2.4 结论
• 参考文献
• 第三章 五元环状聚碳酸酯/无机纳米复合材料的制备与表征
• 第一节 聚碳酸酯/纳米二氧化硅复合材料的制备与表征
• 3.1.1 引言
• 3.1.2 实验部分
• 3.1.2.1 试剂和原料
• 3.1.2.2 APSN的制备
• 3.1.2.3 B5CC的合成与表征
• 3.1.2.4 B5CC与APSN的接枝聚合反应
• 3.1.2.5 分析与表征
• 3.1.3 结果与讨论
• 3.1.3.1 APSN的制备
• 3.1.3.2 B5CC的合成
• 3.1.3.3 B5CC与APSN的接枝聚合反应
• 3.1.3.4 热稳定性分析
• 3.1.3.5 形貌与分散性分析
• 3.1.4 结论
• 参考文献
• 第二节 聚碳酸酯/埃洛石纳米复合材料的制备与表征
• 3.2.1 前言
• 3.2.2 实验部分
• 3.2.2.1 试剂和原料
• 3.2.2.2 APHNTs的制备
• 3.2.2.3 B5CC的合成与表征
• 3.2.2.4 B5CC与APSN的接枝聚合反应
• 3.2.2.5 分析与表征
• 3.2.3 结果与讨论
• 3.2.3.1 APHNTs的制备
• 3.2.3.2 埃洛石和PHU埃洛石在DMF中的稳定性
• 3.2.3.3 埃洛石和PHU埃洛石在液体石蜡中悬浮液粘度
• 3.2.3.4 B5CC与APSN的接枝聚合反应
• 3.2.3.5 热稳定性分析
• 3.2.3.6 形貌与分散性分析
• 4 结论
• 参考文献
• 第四章 五元环状聚碳酸酯/无机层状复合材料的制备与表征
• 第一节 聚碳酸酯/剥离蛭石复合材料的制备与表征
• 4.1.1 引言
• 4.1.2 实验部分
• 4.1.2.1 试剂和原料
• 4.1.2.2 蛭石的酸化以及有机化处理
• 4.1.2.3.B5CC的合成与表征
• 4.1.2.4 B5CC与APVMTs的接枝聚合反应
• 4.1.2.5 分析与表征
• 4.1.3 结果与讨论
• 4.1.3.1 VMT的酸化剥离及有机化修饰
• 4.1.3.2 B5CC与APVMTs的接枝聚合反应
• 4.1.3.3 热稳定性分析
• 4.1.3.4 形貌与分散性分析
• 4.1.4 结论
• 参考文献
• 第二节 聚碳酸酯/蛭石复合材料的制备研究
• 4.2.1 前言
• 4.2.2 实验部分
• 4.2.2.1 主要原料
• 4.2.2.2 仪器与设备
• 4.2.2.3 实验步骤
• 4.2.3 结果与讨论
• 4.2.3.1 X射线衍射光谱
• 4.2.3.2 有机化蛭石红外光谱（FI-TR）数据分析及元素分析
• 4.2.3.3 B5CC和1,6-己二胺与蛭石的原位聚合反应
• 4.2.3.4 TEM和SEM的形貌分析
• 4.2.3.5 TGA分析
• 4.2.4 结论
• 参考文献
• 全文总结与展望
• 在学期间研究的成果
• 致谢