植物油醇解法制备单甘酯及不饱和聚酯合成研究

论文摘要

不饱和聚酯是一种性能优良的热固性高分子材料,在工业、农业、国防等领域都得到广泛的应用。但随着石化资源的日益枯竭,寻求高效、廉价、可再生的替代原料制备绿色高分子材料已经成为当务之急。本文在通用不饱和聚酯的合成原料中引入了植物油,研发出了一种拉伸断裂伸长率高、冲击性能和柔韧性等性能优良的新型廉价不饱和聚酯。首先以植物油和丙三醇为主要原料,在催化剂作用下制备了植物油单甘酯,研究了植物油和丙三醇的配比、催化剂种类和用量、反应温度对单甘酯产率的影响,得出反应的最佳工艺条件:甘油:豆油=2.5:1（摩尔比）,催化剂选用LiOH,浓度为0.04%,反应温度为220℃,所制备的单甘酯产率近60%。并采用红外光谱和核磁共振光谱验证了植物油单甘酯的结构。利用所制备的植物油单甘酯同丙二醇、顺酐和苯酐反应,采用一步法合成路线,合成了新型不饱和聚酯,并采用红外光谱和核磁共振光谱表征了不饱和聚酯的结构。采用酸值控制聚合反应进程,并对其性能进行了研究。研究表明:SOMG制备的UPR固化放热峰温度较低,该树脂的固化可以消除翘曲、开裂等现象;其存储模量和玻璃化转变温度Tg随着单甘酯含量的增加而减小,但下降幅度较小。当SOMG含量为15～20%时合成的UPR具有较好的冲击强度和拉伸断裂伸长率,柔韧性好,又保持了较高的弯曲强度和拉伸强度,获得了性价比高的不饱和聚酯。最后,对聚酯合成进行反应动力学因素分析,并求得了各反应物之间的反应级数、认为豆油不饱和聚酯合成的主反应均为二级反应,得到了顺酐、苯酐与丙二醇、单甘酯的反应宏观活化能分别为79.69kJ·mol-1、85.81kJ·mol-1、105.2kJ·mol-1和110.4kJ·mol-1,并推导出了聚合反应反应动力学方程,对改性不饱和聚酯合成具有指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 植物油及其聚合物研究现状
• 1.1.1 植物油的结构
• 1.1.2 植物油结构对聚合物性质的影响
• 1.1.3 植物油合成聚合物的研究进展
• 1.2 不饱和聚酯及其改性研究
• 1.2.1 不饱和聚酯的定义
• 1.2.2 不饱和聚酯的改性研究进展
• 1.3 本课题的研究背景、意义和内容
• 1.3.1 研究背景和意义
• 1.3.2 研究内容
• 1.3.3 本论文的创新点
• 第二章 植物油单甘酯制备工艺研究
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 原材料及设备
• 2.1.2 植物油单甘酯的制备
• 2.1.3 主要的性能指标及测试方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 甘油与豆油配比对单甘酯产率影响
• 2.2.2 催化剂和反应温度对单甘酯产率影响
• 2.2.3 豆油单甘酯的FT-IR分析
• 1H-NMR分析'>2.2.4 豆油单甘酯的¹H-NMR分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 植物油不饱和聚酯合成及其性能研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 原材料及设备
• 3.1.2 豆油不饱和聚酯的合成
• 3.1.3 主要性能指标及测试方法
• 3.2 聚酯合成反应安全性预测
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 豆油不饱和聚酯的FT-IR分析
• 1H-NMR分析'>3.3.2 豆油不饱和聚酯的¹H-NMR分析
• 3.3.3 豆油不饱和聚酯的分子量测试
• 3.3.4 SOMG含量对液体UPR固化放热过程的影响
• 3.3.5 豆油不饱和聚酯的热稳定性分析
• 3.3.6 SOMG含量对不饱和聚酯动态力学性能的影响
• 3.3.7 SOMG含量对不饱和聚酯力学性能的影响
• 3.3.8 植物油种类对不饱和聚酯力学性能的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 豆油不饱和聚酯合成反应动力学研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 原材料及设备
• 4.1.2 实验步骤
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 聚酯合成反应动力学研究
• 4.2.2 不同温度下反应程度与时间的关系
• 4.2.3 反应级数的确定
• 4.2.4 速率常数k的确定
• 4.2.5 宏观活化能E的确定
• 4.2.6 聚酯反应动力学研究
• 4.2.7 动力学因素对实验的影响
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的论文（申请的专利）