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通过二氧化碳与环氧化物的共聚反应合成二氧化碳共聚物是二氧化碳的固定和利用领域的重要课题之一。随着原油价格的飞速上涨,作为共聚单体之一的环氧化物的价格也迅速上涨,因此研究不依赖于石油资源的二氧化碳共聚物的合成方法具有重要的实际价值。
由于以甘油为原料能工业化制备环氧氯丙烷,而环氧氯丙烷与来源于天然油脂的正辛酸反应可合成出正辛酸缩水甘油酯,从而制备出一类新的不依赖于石油资源的环氧单体。通过正辛酸缩水甘油酯与二氧化碳共聚制备聚碳酸酯,可减少聚碳酸酯制备过程中对石油资源的依赖,同时在聚合物结构中引入较长的柔性侧基,有望提高聚合物的耐低温性能和韧性,拓宽其应用范围。
本论文的主要研究结果如下:
1、以正辛酸与环氧氯丙烷为原料合成了正辛酸缩水甘油酯,优化了反应时间、温度、原料摩尔比、催化剂用量等反应条件。
2、在稀土三元催化剂下实现了正辛酸缩水甘油酯与二氧化碳的共聚反应,所得聚合物玻璃化转变变温度介于-12.3℃-19.6℃之间。20℃下聚合物的杨氏模量为18.5Mpa,断裂伸长率达到983%,作为一类弹性体材料有望用于增韧二氧化碳—环氧丙烷共聚物。
3、正辛酸缩水甘油酯、二氧化碳可与环氧丙烷或环氧环已烷进行三元共聚,通过调节环氧单体的加入比例,可以得到不同柔性侧基含量的聚合物。随着反应单体中正辛酸缩水甘油酯比例的增加,所得聚合物的在20℃下的断裂伸长率在31.0%(二氧化碳—环氧丙烷共聚物)到983.9%(二氧化碳—正辛酸缩水甘油酯共聚物)之间可调,在聚合物中只引入5.6%的正辛酸缩水甘油酯单元,其断裂伸长率就已经达到481.1%,而拉伸强度仍然维持在24.9MPa的较高水平。