苯并噁嗪球形树脂的制备及性质研究

论文摘要

本文通过改变胺和酚的类型合成了三种苯并噁嗪预聚体（分别为P-P-B、G-A-B及P-A-B）,通过反相悬浮聚合的方法得到了球形聚苯并噁嗪树脂S-P-P-B、S-G-A-B及S-P-A-B,对S-P-A-B树脂进行了后功能化。对反相悬浮成球过程中的自聚集机理进行了详细的研究,分析了苯并噁嗪树脂自聚集的过程并得到较佳的自聚集条件。用扫描电镜（SEM）、热失重分析（TGA）、红外光谱（IR）及差示扫描量热（DSC）等对球形树脂进行了表征。最后根据树脂特性分别对三种球形树脂作了吸附性能等应用研究。研究了固化介质、单体/介质体积比、固化温度、搅拌速率等对P-P-B预聚体固化成球效果的影响。当固化介质为硅油,单体/介质体积比选择5:50时能得到较好的S-P-P-B树脂。固定其他条件不变,搅拌速度越快,S-P-P-B树脂颗粒就越小。另外,反相悬浮聚合将固化所需的时间缩短为30-40min,是传统固化方法所需时间的1/4甚至更小。一定搅拌速率下G-A-B预聚体在硅油介质中自聚集形成具有亲油的壳和憎油的核的球形胶粒,当体系被加热到一定温度时,此种球形胶粒的由分子内或分子间氢键连结的核发生本体开环聚合,而壳不发生聚合反应,这样就得到了自聚集的S-G-A-B树脂。SEM图片显示这种树脂材质致密,呈非常规整的球形。TGA分析表明,自聚集树脂的热分解温度比普通固化的树脂高了近100℃。这些测定分析结果都证明自聚集过程的存在。在S-P-A-B树脂后功能化—接枝胍基官能化成为S-P-A-B-G过程中,红外图谱证实S-P-A-B-G结构中有胍的特征官能团存在;吸附实验、TGA和DSC的数据分析也证实了这一结果;另外,酯交换反应的现象表明S-P-A-B-G具有一定的树脂碱的催化性能,间接证明了S-P-A-B树脂已接枝上了胍基官能团。S-P-P-B树脂对亚甲基蓝的吸附及S-G-A-B树脂对抗坏血酸的吸附均符合Langmuir吸附等温方程,相关系数都达到0.9以上,是单分子层吸附。饱和吸附量As分别为0.137mg·g-1和0.114mg·g-1。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略语表
• 第一章 前言
• 1.1 吸附树脂简述
• 1.2 国内外苯并噁嗪树脂的研究概况
• 1.3 胍的应用
• 1.4 反相悬浮聚合
• 1.5 分子自组装
• 1.6 课题研究的内容及创新点
• 1.6.1 课题研究的内容
• 1.6.2 课题的创新点
• 第二章 S-P-P-B树脂的合成及反相悬浮成球条件的探索
• 2.1 试剂和仪器
• 2.1.1 试剂
• 2.1.2 仪器
• 2.2 实验步骤
• 2.2.1 无溶剂法合成P-P-B预聚体
• 2.2.2 S-P-P-B树脂的制备
• 2.2.3 S-P-P-B树脂的预处理
• 2.2.4 S-P-P-B对亚甲基兰的吸附性能研究
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 加料顺序对P-P-B合成的影响
• 2.3.2 反应温度对P-P-B合成的影响
• 2.3.3 反相悬浮固化成球的原理探讨
• 2.3.4 P-P-B与固化介质体积比对成球效果的影响
• 2.3.5 固化介质对成球效果的影响
• 2.3.6 固化温度对成球效果的影响
• 2.3.7 搅拌速率对成球效果的影响
• 2.3.8 S-P-P-B树脂的热稳定性
• 2.3.9 S-P-P-B树脂的吸附应用
• 2.4 结论
• 第三章 S-G-A-B自聚微球的合成及其对抗坏血酸的吸附性能研究
• 3.1 试剂及材料
• 3.1.1 试剂
• 3.1.2 仪器
• 3.2 实验步骤
• 3.2.1 溶剂法合成G-A-B预聚体
• 3.2.2 自聚集S-G-A-B微球制备
• 3.2.3 S-G-A-B球形树脂的纯化
• 3.2.4 表征和性能测试
• 3.2.5 S-G-A-B树脂对抗坏血酸的吸附性能研究
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 溶剂对G-A-B预聚体合成的影响
• 3.3.2 NaOH用量对G-A-B产率和S-G-A-B树脂热稳定性的影响
• 3.3.3 反应物摩尔比对G-A-B产率和S-G-A-B树脂热稳定性的影响
• 3.3.4 自聚集成球机理
• 3.3.5 自聚集S-G-A-B的表征
• 3.3.6 S-G-A-B对抗坏血酸的吸附
• 3.4 结论
• 第四章 S-P-A-B树脂的合成及其后功能化---接支胍基官能化
• 4.1 试剂和仪器
• 4.1.1 试剂
• 4.1.2 仪器
• 4.2 实验步骤
• 4.2.1 溶剂法合成P-A-B预聚体
• 4.2.2 S-P-A-B树脂的制备
• 4.2.3 S-P-A-B树脂的预处理
• 4.2.4 S-P-A-B树脂表面接枝胍基官能团化得到S-P-A-B-G
• 4.2.5 性状表征
• 4.2.6 S-P-A-B-G的吸附性能表征
• 4.2.7 S-P-A-B-G的催化活性实验
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 溶剂的影响
• 4.3.2 温度的影响
• 4.3.3 碱对胍盐与甲醛反应的影响
• 4.3.4 吸附表征
• 4.3.5 红外谱图分析
• 4.3.6 TGA数据分析
• 4.3.7 DSC数据分析
• 4.3.8 后功能化树脂S-P-A-B-G的催化活性评价
• 4.4 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢