大豆油共轭化及其自由基共聚合合成热固性树脂的研究

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大豆油作为一种甘油三酸酯,各脂肪链含有不等数量的双键。本实验所用的大豆油中含有硬脂酸4%,油酸25%,亚油酸52%,亚麻酸9%,棕榈酸10%;官能度f=4.6,碘值I.V=120-140。本文首先以铑的配合物(RhCl(Pph3)3)作催化剂,通过歧化反应将大豆油中的亚油酸及亚麻酸结构转化为共轭亚油酸结构,合成共轭大豆油,将共轭大豆油溶于异丙醇中用紫外可见光度仪进行全波长扫描,结果显示该溶液在232nm处有最大吸收。   通过研究不同反应温度和不同反应时间的共轭化反应,讨论温度和时间对共轭化反应效率的影响。结果表明:最佳反应温度为60℃,最佳反应时间为24h。进一步设计正交实验讨论了催化剂RhCl(Pph3)3、二水氯化亚锡(SnCl2·2H2O)、三苯基膦(Pph3)对共轭化效率的影响。以共轭亚油酸为标样绘制标准曲线,用紫外可见分光光度计在232nm处测其吸光度,建立标准方程,来计算共轭亚油酸的含量及共轭化效率。结果表明:RhCl(Pph3)3、SnCl2·2H2O、Pph3的质量分别为9.25mg、9.0mg和13.1mg时共轭转化效率最高,达96%。   将共轭大豆油(CSB)与丙烯腈(AN)和二环戊二烯(DCP)混合,以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,进行自由基共聚合。聚合后的产物为黄色固体。将产物经索氏提取,最后得到的固体和可溶物进行分析。对提取液进行傅立叶红外光谱分析、核磁共振分析及凝胶色谱分析,结果表明提取液为AN、DCP和CSB的低聚物或三者的低分子共聚物。聚合物固体的傅立叶变换红外光谱在2242cm-1、1742 cm-1和1627cm-1处的特征峰分别为AN、CSB和DCP的特征峰,表明该聚合物为AN、DCP和CSB的共聚物。固体的热重分析结果表明其分解温度为两个阶段,即50℃~300℃和300℃~430℃,第一个温度段主要是释放出二氧化碳气体,第二个温度段主要为聚合物的分解阶段。DSC结果表明:聚合物的玻璃化转变温度为57.9℃,低于丙烯腈均聚物的玻璃化转变温度。   通过改变聚合反应中单体质量分数进行自由基共聚合反应,讨论聚合单体对聚合反应速率的影响,并对聚合后的产物进行索式提取,最后对提取后的产物进行热性能分析。反应速率结果分析表明:单体中DCP和CSB都会延缓聚合反应,而AN会加快聚合反应。热重结果表明:聚合物S1~S4的热稳定性受到AN和DCP的影响,原料中AN和DCP的含量越高,聚合物的热稳定性越高。聚合物S5~S10热稳定性主要受CSB含量的影响,CSB的含量越高,聚合物表现出来的热稳定性越好。DSC结果表明:玻璃化转变温度受CSB和DCP的影响较大,交联剂DCP的含量越高,玻璃化转变温度也相应较高,而CSB的增塑作用对玻璃化转变温度也有一定的影响。   此聚合物原料成本较低,反应条件相对简单,因此为进一步的研究提供了一定的实验依据。又因为该聚合物中引入了大豆油基团,使聚合物本身具有一定的降解性,为可降解聚合物的研究提供了新的方向。
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