ppcpu化学共混物的制备和性能研究_毕业设计论文(编辑修改稿)

ppcpu化学共混物的制备和性能研究_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

乙腈作溶剂，另外锡的有机物如 Bu2SnO也可用作催化剂。 共溶剂的加入或者脱水剂的存在都有利于产物的生成和生产率的提高，但反应过程中有水生成，又降低了产物的产率；丙二醇与酯的交换法，这里所说的酯包括碳酸二甲酯和碳酸二乙酯，反应方程式所示： (C2H5 )2CO3 + CH3CH( OH )CH2( OH ) →( C 3H6 )2CO3 + 2 C2H5OH 用碱金属或碱土金属作催化剂，反应温度为 144176。 C ，常压下反应 12个小时，另外二丁基二月桂酸锡也可用作催化剂，但该法所使用的原料都比较昂贵，且毒性较大，所以较少使用。 近年来，界面缩聚法路线使用的也较多，美国 GE公司推出了环状低聚物开环聚合新工艺，不仅改善了产品的加工性能，而且成本有所降低，其关键步骤是制各环状低聚物：双酚 A与光气反应生成双酚 A双氯甲酸酯，经水解缩合生成环状低聚物，再进一步缩合即得产品碳酸丙烯酯，此工艺为活 性缩合，短时间内可制的比传统分子量高 10倍的碳酸丙烯酯产品。 合成方法 目 前合成聚碳酸 亚 丙酯 PPC的方法报道的并不多，目前为止，主要有两种方法：一是二氧化碳和环氧丙烷直接反应生成聚碳酸 亚 丙酯，一是让碳酸丙烯酯开环聚合生成聚碳酸 亚 丙酯。 (1) 聚合法：二氧化碳和环氧丙烷直接加压聚合，其反应过程为二氧化碳和环氧丙烷在加压加热，并有催化剂存在的的条件下反应生成聚碳酸 亚 丙酯，该反应催化剂很多，主要为锌系和铝系，其他一些金属化合物如 Co(OAc) Ni(OAc) Mg(OAc)2及 K2B4O7乙二 醇等都具有一定催化活性，但活性较低，所得共聚物二氧化碳含量也低，且只有Co(OAc)2能得到交替共聚物。 (2) 开环聚合 ： 这种方法的种类较多。 微波开环聚合：试剂和仪器：试剂包括 PC：市售纯净；乳酸锌 (Zn(Lac)2),加热 2小时 (150176。 C 下 )后使用，仪器包括数字显微熔点测定仪；傅里叶红外光谱仪 (KBr压片 )；核磁共振波普仪 (CHCl3为溶剂， TMS为内标 )；微波炉 HPLC(Shodex K803柱 ,Waters2410 8 型折光指数分析仪 ,CHCl3为洗脱溶剂 ,单分散聚苯乙烯为标样 ,它的流速可达到(1 0mLmin 1,30176。 C)。 实验：在聚合管中加入一定量的 PC和乳酸锌 (用量为 PC的千分之一 (摩尔比 ))，抽真空通入氩气，反复 3次后真空封管；将混合物加热熔融，然后将聚合管放入微波炉中，辐照一定时间 (170W功率 )后取出，冷却，获得产物；测单体的转化率和聚合物的分子量 (单体转化率从聚合后产物的 1HNMR谱图分析得到 )。 催化 开环聚合 ： 让碳酸丙烯酯在催化剂并加热的条件下开环生成聚碳酸 亚 丙酯。 该反应最重要的是催化剂， 80年代以前，大多使用 Lewis酸盐、中性盐或有机金属化合物等，但这些催化剂使脱碳酸反应显著， 所得聚合物碳酸酯含量极低 ； 80年代以后，有人经过大量研究开发出一种新型催化剂，使得开环聚合脱碳酸反应极小，且生成聚合物难以分解。 该催化剂通式为 MXnBy, M为第 III、 IV族金属， X为卤原子， By为含氮有机化合物。 反应为常压本体聚合，无需特殊条件，操作简便易行。 碳酸丙烯酯所用催化剂包括MeOSnBu2Cl： 反应条件为 150176。 C ，反应时间为 80个小时，其产率为 53%； (EtO)2Na2Sn:反应温度为 100176。 C ，反应时间为 10个小时，产率为 92%； SnCl4和二甲基甲酰胺的络合物：反应温度为 120176。 C ，反应时间为 12个小时，产率为 %。 这些催化剂中，综合考虑后，四氯化锡和二甲基甲酰胺的络合物是首选。 开环聚合的第三种办法是利用碳酸丙烯酯制备 APCPU弹性体。 APCPU是一种新型的聚氨酯弹性体，它不仅具有聚醚及聚氨酯弹性体的一些通用性能，同时，它还具有许多独特性能，如优良的低温性、耐油性、耐溶剂型、抗氧化性，某些品种还具有良好的生物性能等 [7]。 聚碳酸亚丙酯的特性 聚碳酸亚丙酯 (PPC)结构式如下。 聚碳酸丙烯酯是碳 酸丙烯酯的高聚物。 聚碳酸丙烯酯的用途非常广泛，比如用来做聚碳酸丙烯酯多元醇 ,它是一类新型的脂肪族聚碳酸酯。 生产方法： 采用原创性的、具有自主知识产权的高效二氧化碳聚合催化剂及聚合工艺，以二氧化碳、环氧丙烷为原料，通过共聚合反应制备。 9 性质： 微黄透明粘稠液体，易溶于丙酮、苯、氯仿，不溶于水、醇及醚类溶剂。 产品技术指标：分子量为 4000，粘度为 3000 左右，羟值为 28 左右， pH 值为 ，密度为 ，水分为 %。 聚碳酸丙烯酯多元醇广泛应用于生产浇注型（ CPU）、热塑型（ TPU）聚氨酯弹性体，单组份、多组份聚氨酯粘合剂，合成革树脂，鞋用聚氨酯树脂，泡沫等多种聚氨酯产品。 生产方法： 聚碳酸亚丙酯多元醇、 MDI、 1,4丁二醇经过扩链反应制备。 性能： 聚碳酸亚丙酯型聚氨酯弹性体具有良好的耐磨性、耐水解性、耐油性。 典型的聚碳酸亚丙酯性能如下：邵氏硬度为 90A，模量为 ，拉伸强度为 ，断裂伸长率为 560%。 从表中可以看出， PPC 具有很好的阻隔性和较高的拉伸强度，但是 PPC 的热 温度较低。 另外，由于 PPC 是非晶态聚合物，它的玻璃化转变温度较低。 开发及应用 前景 由 CO2和环氧丙烷制备的聚碳酸亚丙酯 PPC分子具有链段柔软，玻璃化转变温度低，而且氧透过率低，热分解温度低，生物相容性好，容易分解的特点。 可广泛应用于胶粘剂、光刻胶、阻隔材料、固体电解质、增韧剂、增塑剂、增强剂等。 近年来，因生产工艺和技术的提高， PPC 材料在性能完善和个性化设计方面取得了较快的进展，显示出了极高的使用价值。 PPC 分子链具有一定的极性，分子量较低的 PPC, Tg 低于室温，表现出一定的流动 性和粘性，但 PPC制备的胶粘剂粘结强度较弱，多用于强度要求不高的场合。 美国 Micron Display Technology 公司把 PPC 与一些无机组分相混，粘合磷光颗粒和玻璃屏幕，制造场发射显示装置。 通过 PPC 的交联可以提高机械性能和耐溶剂性能，将其与引发剂混合， PPC 数均分子量可达 50000，玻璃化温度达 400℃。 PPC 的另一个显著特性是气体 (CO2 除外 )透过性低，因此可用于阻水材料和阻氧材料，如食品保鲜材料，包装盒等。 将 PPC 添加到塑料 (如 PP， LDPE， PC， PETP)中，可提高塑料阻隔性，阻止气体，水汽通过。 PPC 加入到固体电解质中后具有好的成膜性和柔性。 在室温下具有良好的导电性。 把 PPC 与黄铜一起烧结， PPC 彻底分解，烧结体为多空状物，增大了表面积，可以用来制造固体电解电容，或者制造数字电路的多孔且性能良好的绝缘体包装材料。 此外，较低分子量的 PPC 适合作为弹性体， PPC 与丁睛橡胶，丁苯橡胶和三元乙丙橡胶共混时，在特定的硫化体系作用下， PPC 和橡胶的基体间形成互穿网络，橡胶的力 10 学性能较大幅度的提高。 近年来，随着工业技术的迅速发展，对各种聚合材料的性能要求不断提高，使得PPC 的应用领域也日趋增加， 2020 年我国 PPC 的需求量达到 70 万吨左右。 另外，随着我国国民经济的高速稳定发展，国内 PPC 的消费量迅速增长 ，特别是城市建设和西部大开发等 基础项目的建设对新型建筑材料有较大的需求，我国已成为 PPC 需求增长最快的国家。 聚碳酸酯聚氨酯 的 改性 高分子材料改性 在当今的社会中，材料是人类赖以生存和发展的重要物质，是现代工业和高科技发展的基础和关键。 由于材料单体的种类有限，而且材料单体的单一的某些性能比较差，不符合人们所求，所以要对其材料进行改性。 所谓的改性是通过物理，机械和化学等作用使高分子材料原有的性能得到改善。 高分子材料的改性即可能是物理变化也可能是化学变化。 高分子材料的改性方法多种多样，总体 上可划分为共混改性、填充改性、复合材料、化学改性、表面改性几大类。 (1) 共混改性 聚合物共混本意是指两种或两种以上聚合物经混合制成宏观均匀的材料的过程。 在聚合物共混发展的过程中，其内容又被不断拓宽。 广义的共混包括物理共混、化学共混和物理 /化学共混。 其中，物理共混就是通常意义上的混合，也可以说就是聚合物共混的本意。 化学共混如聚合物互穿网络 (IPN),则属于化学共混的研究的范畴。 物理 /化学共混则是在物理共混的过程中发生某些化学反应，一般也在共混改性领域中加以研究。 毫无疑问，共混改性是聚合物改性最为简便 且卓有成效的方法。 将不同性能的聚合物共混，可以大幅度地提高聚合物性能。 聚合物的增韧改性，就是共混改性的一个颇为成功的范例。 诸多具有卓越韧性的材料通过共混改性的方法被制造出来，并获得了广泛的应用。 聚合物共混还可以使共混组分在性能上实现互补，开发出综合性能优越的材料。 对于某些高聚物性能上的不足，譬如耐高温聚合物加工流动性差，也可以通过共混加以改善。 将价格昂贵的聚合物与价格低廉的聚合物共混，若能不降低或只是少量降低前者的性能，则可成为降低成本的极好的途径。 由于以上的诸多优越性，共混改性在近几十几年来一直是高分子 材料科学研究和工 11 业应用的一个颇为热门的领域。 (2) 填充改性 在聚合物的加工成型过程中，在多数情况下，是可以加入数量多少不等的填充剂。 这些填充剂多数是无机物粉末。 人们在聚合物中添加填充剂有时事为了降低成本，但也有很多时候是为了改善聚合物的性能，这就是填充改性。 由于填充物大多是无机物，所以填充改性涉及有机高分子材料与无机物在性能上的差异与互补，这就为填充改性提供了宽广的研究空间和应用领域。 在填充改性体系中，炭黑对橡胶的补强是最为卓越的范例。 (3) 纤维增强复合材料 单一材料有时不能满足实际使用的某些要 求，人们把两种或两种以上的材料制复合材料，以克服单一材料在使用上的性能弱点，改进原来单一材料的性能，并通过各组分的协同作用，达到材料综合利用的目的，以提高使用与经济效益。 纤维增强复合材料，其性能重要特点是质量轻，强度高，力学性能好。 (4) 化学改性 化学改性包括嵌段和接枝共聚、交联、互穿聚合物网络等，是一个门类繁多的博 大体系。 聚合物本身就是一种化学合成材料，因而也就易于通过化学的方法进行改性。 化学改性的产生甚至比共混还要早，橡胶的交联就是一种早期的化学改性方法。 嵌段和接枝共聚的方法在聚合物改性中应用颇 广，嵌段共聚物的成功范例之一是热塑性弹性体。 (5) 表面改性 材料的表面特性是材料最重要的特性之一。 随着高分子材料工业的发展，对高分 子材料不仅要求其内在性能要好，而且对表面性能的要求也越来越高。 诸如印刷、黏合、 电镀、防雾都要求高分子材料有适当的表面性能。 新材料的不断出现，也为聚合物改性开辟了新的研究课题。 综合目前的不同相组分对高分子材料改性，今后研究的方向与趋势将主要有以下几个方面： (1)进行高分子材料改性的各方面理论研究，如无机相组分对有机相组分高分子材料的填充相相容性情况和填充量研究，有机共混合 金材料的加工性与结晶性研究，相不相容性材料的性能提升方法等．其中不同相多组分的共混合金材料改性研究将有更加深入的研究； (2)结合高分子材料的使用情况，通过改性来提升实际材料的性能以及扩大材料的使用范围； (3)研究一些高性能材料对价格低、广泛性使用材料的改性情况，可以获取低廉、易得、高性能的复合型材料 [8]。 12 可以预见，在今后聚合物改性仍将是高分子材料科学与工程最活跃的领域之一。 聚合物的化学共混 高分子合金： 由两种或两种以上高分子材料构成的复合体系，是由两种或两种以上不同种类的树脂 ,或者树脂与少 量橡胶 ， 或者树脂与少量热塑性弹性体 ， 在熔融状态下 ，经过共混 ， 由于机械剪切力作用 ,使部分高聚物断链 ， 再接枝或嵌段 ， 亦或基团与链段交换，从而形成聚合物与聚合物之间的复合新材料。 高分子合金技术使得高分子材料功能化和高性能化，相容剂是高分子合金技术的关键。 让热力学不相容的不同高分子材料各自优越的性能进行叠加，这是高分子材料合金化的目的。 高分子材料完全不容将失去使用价值，完全互容各项性能平均同样降低材料的使用价值。 聚合物化学共混是高分子材料改性的一种方法，即通过两种或两种以上的聚合物发生化学反应，进而产生一种新的高 分子合金。 新的高分子合金具有原料中各自优异的性能，或可以改善某一种材料较差的性能 化学共混方法： (1) 接枝共聚（组分间有化学反应） 所谓接枝共聚是指大分子链上通过化学键结合适当的支链或功能性侧基的反应，所形成的产物称作接枝共聚物。 接枝共聚物的性能决定于主链和支链的组成，结构，长度以及支链数。 长支链的接枝物类似共混物，支链短而多大接枝物则类似无规共聚物。 通过共聚，可将两种性质不同的聚合物接枝在一起，形成性能特殊的接枝物。 因此，聚合物的接枝改性，已成为扩大聚合物应用领域，改善高分子材料性能的一种简单又行之有效的方法。 接枝共聚反应首先要形成活性接枝点，各种聚合的引发剂或催化剂都能为接枝共聚提供活性种，而后产生接枝点。 活性点处于链的末端，聚合后将形成嵌段共聚物；活性点处于链段中间，聚合后才形成接枝共聚物。 如接枝氯丁橡胶、 SBS 接枝共聚物。 (2) 嵌段共聚（组分间有化学反应） 所谓嵌段共聚是 两种或多种单体分别形成均聚长链段并在主链上间隔排列的共聚反应。 或者一种单体先。