首页> 正文

二烯丙基二烷基季铵盐的合成及其在蒙脱土中的插层环化聚合与性能

2020-12-07阅读(979)

二烯丙基二烷基季铵盐的合成及其在蒙脱土中的插层环化聚合与性能

论文摘要

二烯丙基二烷基季铵盐是一种含有两个不饱和双键的阳离子型季铵盐有机分子,具有高效无毒、正电荷密度高等优点。目前,此类单体中二烯丙基二甲基季铵盐已工业化,其理论和应用研究居多,相比之下,其它季铵盐的研究相对较少。本研究以二烯丙基二甲基季铵盐单体为基础,合成了系列二烯丙基甲基烷基季铵盐（CCx）、二烯丙基双烷基季铵盐（CxCx）、二甲基双十六烷基季铵盐[2(CH3C16)]和烯丙基甲基双十二烷基季铵盐(SC12C12)等单体,其中x代表烷基数,分别为12、14、16、18;采用元素分析、核磁共振（NMR）、有机质谱（MASS）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）等手段对单体进行了表征。结果表明:制备了纯度较高的系列单体。利用合成的系列单体分别进行了改性蒙脱土研究,采用X-射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）、FT-IR等方法对有机改性蒙脱土进行了表征。XRD结果表明:CCx、CxCx均能顺利进入蒙脱土层间,对蒙脱土进行改性;结合TGA结果表明:CCx、CxCx分别改性蒙脱土的层间距与TGA中有机物的分解量之间呈非线性关系,这可能是由于CCx、CxCx的部分链段仅仅是在蒙脱土片层周围,并没有完全进入蒙脱土片层中。FT-IR结果表明:采用CxCx、CCx分别改性蒙脱土后,有机蒙脱土表面对水的吸附能力相对于二烯丙基二甲基季铵盐改性蒙脱土明显降低,这是受有机物含量及有机物疏水性两方面影响;924cm-1、2854cm-1处烷基中C-H伸缩振动峰的强度变化与TGA中有机物含量变化基本一致。采用CCx与甲基丙烯酸在水体系中制备了pH响应性聚二烯丙基甲基烷基季铵盐-甲基丙烯酸（PCCx-MAA）凝胶,疏水链段CCx的存在能够影响凝胶的溶胀性能。溶胀动力学研究表明,疏水链段能够明显降低凝胶的溶胀率,这是由于疏水链段间的物理交联对聚合物链段的松弛有一定的抑制作用。在酸碱条件下,水在凝胶中的扩散系数不同,表明水在凝胶中的释放机理不同。采用二烯丙基十六烷基氯化铵(HC16)和甲基丙烯酸制备聚二烯丙基十六烷基氯化铵.甲基丙烯酸(PHC16-MAA)共聚凝胶,并与PCC16-MAA共聚凝胶溶胀性能进行了对比,考察N+的存在对凝胶溶胀性能的影响。结果表明:N+离子间的静电斥力作用,使得共聚凝胶的溶胀度增加。DSC结果表明:PCC16-MAA共聚凝胶易在侧链上发生结晶。凝胶的溶胀性能与凝胶的交联程度、羧酸根含量、N+离子含量、环境pH以及疏水链段含量等多个因素有关。通过单因素实验设计法分别对聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDM）、聚二烯丙基二甲基氯化铵-丙烯酰胺（PDM-AM）、聚二烯丙基二甲基氯化铵-丙烯酰胺-乙二醛（PDM-AM-GL）的合成条件进行了研究;分别制备了系列蒙脱土含量的聚二烯丙基二甲基氯化铵/蒙脱土（PDM/MMT）、聚二烯丙基二甲基氯化铵-丙烯酰胺/蒙脱土（PDM-AM/MMT）、聚二烯丙基二甲基氯化铵-丙烯酰胺-乙二醛/蒙脱土（PDM-AM-GL/MMT）纳米复合材料;探索了蒙脱土用量对单体转化率、聚合物特性黏度和体系旋转黏度的影响。研究表明:随着MMT用量的增加,系列纳米复合材料中单体转化率、聚合物特性黏度和体系旋转黏度均呈先增加再减小的变化趋势;单体的转化率和聚合物的特性黏度与纳米复合材料中蒙脱土的层间距变化规律一致。蒙脱土的存在对PDM的分子质量具有一定的影响,对聚合物的五元环结构无影响。将制备的系列分子质量为～5500Mn、～6000Mn、～8500Mn和～20000Mn的PDM-AM分别直接插层蒙脱土,结果表明:提纯后聚合物能够顺利插层蒙脱土,聚合物中未反应单体的存在不利于聚合物大分子插层蒙脱土,聚合物是否进行质子化处理对其插层蒙脱土效果无明显影响;随着聚合物用量的增加,聚合物改性蒙脱土后蒙脱土的层间距呈非线性变化,这是由于疏水链段在蒙脱土层间聚集受限而引起,这一现象类似于表面活性剂的聚集。将制备的系列纳米复合材料分别配合2%铬粉应用于皮革鞣制,应用结果表明:PDM/MMT纳米复合材料配合2%铬粉对坯革的增强效果最明显,但对坯革透水汽性负面影响较大;使用PDM-AM/MMT纳米复合材料配合2%铬粉鞣制后坯革的各项性能均不如2%铬粉鞣制后的坯革;PDM-AM-GL/MMT纳米复合材料配合2%铬粉鞣制后,坯革的耐湿热稳定性、填充性均优于2%铬粉鞣制的坯革。本论文为二烯丙基二烷基季铵盐的工业化提供了基础,此类单体在pH响应性高分子和纳米复合材料中的研究开拓了该类单体的应用方向。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 符号说明
  • 1 序言
  • 1.1 引言
  • 1.2 二烯丙基二甲基季铵盐单体的合成
  • 1.2.1 单体的结构与性质
  • 1.2.2 单体的合成原理
  • 1.2.3 单体的合成工艺
  • 1.3 二烯丙基烷基季铵盐聚合物的研究进展
  • 1.3.1 二烯丙基二甲基季铵盐聚合物的研究进展
  • 1.3.2 二烯丙基甲基烷基季铵盐聚合物的研究进展
  • 1.3.3 二烯丙基双烷基季铵盐聚合物的研究进展
  • 1.4 课题的提出
  • 2 烯丙基烷基胺类单体的设计合成与表征
  • 2.1 前言
  • 2.2 主要试剂及仪器
  • 2.2.1 试剂
  • 2.2.2 仪器
  • 2.3 实验部分
  • 2.3.1 二烯丙基甲基烷基季铵盐的制备
  • 2.3.2 二烯丙基双烷基季铵盐的制备
  • 2.3.3 二甲基双十六烷基季铵盐、烯丙基甲基双十二烷基季铵盐的制备
  • 2.3.4 表征
  • 2.4 结果与讨论
  • 2.4.1 二烯丙基甲基烷基季铵盐的表征
  • 2.4.2 二烯丙基双烷基季铵盐的表征
  • 2.4.3 二甲基双十六烷基季铵盐、烯丙基甲基双十二烷基季铵盐的表征
  • 2.5 小结
  • 3 二烯丙基二烷基季铵盐改性钠基蒙脱土的制备及表征
  • 3.1 引言
  • 3.2 主要试剂及仪器
  • 3.2.1 试剂
  • 3.2.2 仪器
  • 3.3 实验部分
  • 3.3.1 季铵盐改性蒙脱土的制备
  • 3.3.2 表征
  • 3.4 结果与讨论
  • 3.4.1 XRD分析
  • 3.4.2 TGA分析
  • 3.4.3 FT-IR分析
  • 3.5 小结
  • 4 聚二烯丙基甲基烷基季铵盐-甲基丙烯酸共聚凝胶pH响应性的研究
  • 4.1 引言
  • 4.2 主要试剂及仪器
  • 4.2.1 试剂
  • 4.2.2 仪器
  • 4.3 实验部分
  • 4.3.1 聚二烯丙基甲基十六烷基溴化铵-甲基丙烯酸共聚凝胶的制备
  • 4.3.2 聚二烯丙基甲基烷基溴化铵-甲基丙烯酸共聚凝胶的制备
  • 4.3.3 聚甲基丙烯酸共聚凝胶的制备
  • 4.3.4 二烯丙基十六烷基氯化铵的制备
  • 4.3.5 聚二烯丙基十六烷基氯化铵-甲基丙烯酸共聚凝胶的制备
  • 4.3.6 凝胶产率的测定
  • 4.3.7 溶胀性能的测定
  • 4.3.8 水在凝胶中的扩散系数的测定
  • 4.3.9 表征
  • 4.4 结果与讨论
  • 4.4.1 二烯丙基十六烷基氯化铵的表征
  • 4.4.2 聚二烯丙基甲基十六烷基溴化铵-甲基丙烯酸共聚凝胶未反应单体萃取液的选择
  • 4.4.3 聚二烯丙基甲基十六烷基溴化铵-甲基丙烯酸共聚凝胶
  • 4.4.4 不同烷基长度对PCCx-MAA共聚凝胶溶胀度的影响
  • +对PCC16-MAA凝胶溶胀性的影响'>4.4.5 N+对PCC16-MAA凝胶溶胀性的影响
  • 16-MAA共聚凝胶的动力学研究'>4.4.6 PCC16-MAA共聚凝胶的动力学研究
  • 4.4.7 水在凝胶中的扩散机理
  • 4.4.8 聚二烯丙基甲基烷基溴化铵-甲基丙烯酸共聚凝胶溶胀模型
  • 4.4.9 表征
  • 4.5 小结
  • 5 聚二烯丙基二甲基季铵盐/蒙脱土纳米复合材料的研究
  • 5.1 引言
  • 5.2 主要试剂及仪器
  • 5.2.1 试剂
  • 2.2.2 仪器
  • 5.3 实验部分
  • 5.3.1 聚二烯丙基二甲基氯化铵的制备
  • 5.3.2 聚二烯丙基二甲基氯化铵/蒙脱土纳米复合材料的制备
  • 5.3.3 PDM/MMT纳米复合材料在制革工艺中的应用
  • 5.3.4 单体转化率的测定
  • 5.3.5 聚合物特性黏度的测定
  • 5.3.6 PDM/MMT纳米复合材料中单体转化率的测定
  • 5.3.7 PDM/MMT纳米复合材料中聚合物特性黏度的测定
  • 5.3.8 表征
  • 5.3.9 鞣制后坯革的性能测定
  • 5.4 结果与讨论
  • 5.4.1 PDM单因素实验结果与讨论
  • 5.4.2 FT-IR分析
  • 5.4.3 NMR分析
  • 5.4.4 XRD分析
  • 5.4.5 蒙脱土用量对单体转化率和聚合物特性黏度的影响
  • 5.4.6 蒙脱土对PDM/MMT纳米复合材料中聚合物结构的影响
  • 5.4.7 PDM/MMT纳米复合材料在制革工艺中的应用结果
  • 5.5 小结
  • 6 聚二烯丙基二甲基季铵盐-丙烯酰胺/蒙脱土纳米复合材料的研究
  • 6.1 引言
  • 6.2 主要试剂及仪器
  • 6.2.1 试剂
  • 6.2.2 仪器
  • 6.3 实验部分
  • 6.3.1 聚二烯丙基二甲基氯化铵-丙烯酰胺的制备
  • 6.3.2 聚二烯丙基二甲基氯化铵-丙烯酰胺/蒙脱土纳米复合材料的制备
  • 6.3.3 聚二烯丙基二甲基氯化铵-丙烯酰胺改性蒙脱土的制备
  • 6.3.4 PDM-AM/MMT纳米复合材料在制革工艺中的应用
  • 6.3.5 单体转化率的测定
  • 6.3.6 聚合物特性黏度的测定
  • 6.3.7 PDM-AM/MMT纳米复合材料中单体转化率的测定
  • 6.3.8 PDM-AM/MMT纳米复合材料中聚合物特性黏度的测定
  • 6.3.9 旋转黏度的测定
  • 6.3.10 表征
  • 6.3.11 鞣制后坯革的性能测定
  • 6.4 结果与讨论
  • 6.4.1 聚二烯丙基二甲基氯化铵-丙烯酰胺单因素实验结果与讨论
  • 6.4.2 FT-IR分析
  • 1HNMR分析'>6.4.31HNMR分析
  • 6.4.4 XRD分析
  • 6.4.5 蒙脱土用量对单体转化率和聚合物特性黏度的影响
  • 6.4.6 蒙脱土用量对旋转黏度的影响
  • 6.4.7 PDM-AM/MMT纳米复合材料在制革工艺中的应用结果
  • 6.4.8 PDM-AM改性蒙脱土的结果与讨论
  • 6.5 小结
  • 7 聚二烯丙基二甲基季铵盐-丙烯酰胺-乙二醛/蒙脱土纳米复合材料的研究
  • 7.1 引言
  • 7.2 主要试剂及仪器
  • 7.2.1 试剂
  • 7.2.2 仪器
  • 7.3 实验部分
  • 7.3.1 聚二烯丙基二甲基氯化铵-丙烯酰胺-乙二醛的制备
  • 7.3.2 聚二烯丙基二甲基氯化铵-丙烯酰胺-乙二醛/蒙脱土纳米复合材料的制备
  • 7.3.3 PDM-AM-GL/MMT纳米复合材料应用于制革工艺中
  • 7.3.4 单体转化率的测定
  • 7.3.5 聚合物特性黏度的测定
  • 7.3.6 PDM-AM-GL/MMT纳米复合材料中单体转化率的测定
  • 7.3.7 PDM-AM-GL/MMT纳米复合材料中聚合物特性黏度的测定
  • 7.3.8 旋转黏度的测定
  • 7.3.9 表征
  • 7.3.10 鞣制后坯革的性能测定
  • 7.4 结果与讨论
  • 7.4.1 PDM-AM-GL的实验结果与讨论
  • 1HNMR分析'>7.4.21HNMR分析
  • 7.4.3 FT-IR分析
  • 7.4.4 XRD分析
  • 7.4.5 蒙脱土用量对单体转化率的影响
  • 7.4.6 蒙脱土用量对聚合物特性黏度的影响
  • 7.4.7 蒙脱土用量对旋转黏度的影响
  • 7.4.8 TEM分析
  • 7.4.9 PDM-AM-GL/MMT纳米复合材料在制革工艺中的应用结果
  • 7.5 小结
  • 8 结论
  • 参考文献
  • 本研究的创新之处
  • 后续研究工作展望
  • 致谢
  • 攻读博士期间发表的学术论文目录

    • 相关论文文献

    • [1].系列二烯丙基甲基烷基溴化铵的结构与性能[J]. 石油化工 2015(01)
    • [2].二烯丙基甲基烷基溴化铵的合成及性能研究[J]. 日用化学工业 2015(08)
    • [3].绿色单峰发光聚(9,9-二烯丙基芴)的合成及其发光机制[J]. 物理化学学报 2011(04)
    • [4].聚甲基丙基二烯丙基氯化铵的合成及表征[J]. 精细化工 2019(03)
    • [5].N-甲基-N,N-二烯丙基-N-(3-脱氢枞酰氧基)丙基溴化铵的合成及其自聚动力学分析[J]. 生物质化学工程 2019(01)
    • [6].N,N-二烯丙基-5-甲氧基色胺片剂的GC/MS检验[J]. 刑事技术 2015(02)
    • [7].二烯丙基甲基胺/溴代烷系列季铵盐的合成与表征[J]. 精细化工 2014(10)
    • [8].二烯丙基乙胺的合成[J]. 合成化学 2010(01)
    • [9].二烯丙基双酚A合成工艺的优化[J]. 化学研究 2016(04)
    • [10].聚(氯化二烯丙基铵)基二硫代氨基甲酸钠的合成及其对Cu(Ⅱ)的去除性能[J]. 环境化学 2013(09)
    • [11].聚二烯丙基甲基苄基氯化铵的合成及粘度行为[J]. 应用化学 2011(07)
    • [12].N,N-二烯丙基-N-羰丁氧甲基氯化铵的合成与表征[J]. 精细化工 2009(07)
    • [13].二烯丙基酒石酸二酰胺对棉织物的抗皱整理研究[J]. 印染助剂 2013(07)
    • [14].聚甲基苄基二烯丙基氯化铵的制备及脱色性能[J]. 高分子材料科学与工程 2019(09)
    • [15].二烯丙基甲基烷基溴化铵的结构与性质的关系[J]. 应用化学 2015(03)
    • [16].二烯丙基甲基烷基季铵盐的合成及表征[J]. 精细化工 2014(07)
    • [17].二烯丙基硫化物对百草枯中毒急性肺损伤大鼠的抗氧化作用[J]. 中国药理学与毒理学杂志 2016(05)
    • [18].聚(N,N-二烯丙基-N-丁氧羰甲基氯化铵)的合成及其杀菌性能[J]. 应用化学 2010(08)
    • [19].APS-RH引发氯化二甲基二烯丙基铵与丙烯酰胺溶液共聚合反应[J]. 化学试剂 2011(01)
    • [20].N,N-二烯丙基-5-甲氧基色胺盐酸盐合成工艺改进[J]. 贵阳医学院学报 2010(06)
    • [21].二烯丙基双酚A改性双马来酰亚胺树脂基覆铜板的研制[J]. 绝缘材料 2014(02)
    • [22].二烯丙基双酚A改性氰酸酯树脂的固化动力学及力学性能[J]. 绝缘材料 2012(01)
    • [23].系列二烯丙基甲基烷基氯化铵的合成研究[J]. 化学试剂 2019(08)
    • [24].二烯丙基苯基膦的合成与表征[J]. 化学与黏合 2012(03)
    • [25].大蒜提取物二烯丙基化三硫对人膀胱癌T24细胞侵袭转移的影响[J]. 内蒙古医学院学报 2010(01)
    • [26].二烯丙基双酚A对低黏度氰酸酯树脂的改性研究[J]. 玻璃钢/复合材料 2018(03)
    • [27].二烯丙基双酚A催化改性酚醛型氰酸酯树脂的催化固化[J]. 化工进展 2013(07)
    • [28].本体Claisen转位合成二烯丙基双酚A[J]. 现代化工 2009(08)
    • [29].二烯丙基双酚A改性醚酮结构双马来酰亚胺树脂的研究[J]. 工程塑料应用 2013(08)
    • [30].5-硝基间苯二甲酸二烯丙基酯中硝基的还原[J]. 合成材料老化与应用 2015(04)

    标签：;  ;  ;  ;  ;  

    二烯丙基二烷基季铵盐的合成及其在蒙脱土中的插层环化聚合与性能
    下载Doc文档

    猜你喜欢

    © 2024 毕速过 版权所有 鄂ICP备12018319号-5