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本文以高纯度C36二聚脂肪酸为主要原料,在酸性催化剂的作用下,合成了二聚酸/乙二醇型不饱和聚酯材料。研究内容主要包含四个方面:第一,二聚酸/乙二醇在酸性催化剂作用下合成聚酯,研究了合成工艺条件对产品性能的影响;第二,对酸催化下二聚酸/乙二醇缩聚反应动力学进行了重新分析,获得了体系中反应活性基团不等活性条件下的缩聚反应动力学;第三,对遗传算法进行了改进,用于缩聚反应动力学参数的估算;第四,使用二聚酸、乙二醇及顺丁烯二酸酐等为原料,合成了不饱和聚酯材料,并研究了其配方对力学性能、耐水、耐油、耐燃、降解性等性能的影响。
为了获得较高分子量的聚合物,实验可以选用对甲苯磺酸为催化剂,反应物物质的量配比为二聚酸/乙二醇=1/1.1,反应温度为160~180℃,反应采用反应前期充氮气保护,反应后期抽真空排除水分的方法防止逆反应,在以上条件下,反应进行8h后,分子量增加缓慢。反应时间的延长有利于分子量的增加,但也会使副反应增加。
本文对传统的遗传算法进行了改进,加入了最优保存策略、变量数值扰动、龙格库塔积分算法、均匀分布的随机数发生器等其他算子,使之更适合于复杂反应动力学参数的估算。并使用该遗传算法对本文中推导出的单体和聚合物不等活性条件下的动力学模型参数进行了估算。实验数据计算机处理结果证明,所得动力学模型能够在不同反应物配比、不同反应程度下,模拟反应产物的酸值趋势,对酯化缩聚反应的预测具有十分重要的意义。
通过实验,获得了力学性能、耐水、耐油、耐燃性能都较好的二聚酸/乙二醇不饱和聚酯材料的制备配方:二聚酸和顺丁烯二酸酐含量分别为n(DA)/n(cBA)=3/1~1/1,苯乙烯含量为n(PE)/n(cBA)=2/1,填料加入量为120﹪(质量百分数)。所得片材的耐燃性能够达到GB2408-80Ⅱ级。