胡静创新答辩ppt-欢迎

1、122005. 5大豆油基不饱和聚酯泡沫塑料的制备的大豆油基不饱和聚酯泡沫塑料的制备的初步研究初步研究答辩人：胡静答辩人：胡静导导 师：容敏智教授师：容敏智教授 章明秋教授章明秋教授 吴素平博士生吴素平博士生中山大学第五届创新基金答辩论文中山大学第五届创新基金答辩论文论文题目论文题目32005. 5中山大学第五届创新基金答辩论文中山大学第五届创新基金答辩论文主要内容主要内容 用丙烯酸与环氧大豆油用丙烯酸与环氧大豆油( (ESO)反应制备丙烯酸反应制备丙烯酸酯化环氧大豆油酯化环氧大豆油(AESO) 制备制备丙烯酸酯化环氧大豆油丙烯酸酯化环氧大豆油( (AESO)为基体的为基体的不饱和聚酯泡沫塑料

2、不饱和聚酯泡沫塑料4课题背景课题背景 可生物降解天然复合材可生物降解天然复合材料料2005. 5中山大学第五届创新基金答辩论文中山大学第五届创新基金答辩论文5ESOESO改性方案改性方案OOOOOOOOOOHCL, HBr， CH3OHOOXOHXOHOOXOHOXOHOX=Br, Cl, CH3O, or H丙烯酸丙烯酸OOOOOOOHOHOOOOOOOOHOOH马来酸酐马来酸酐OOOOOOOOOOOOOOO6实验设计实验设计制备制备AESOAESO 环氧大豆油环氧大豆油( (ESO) 环氧大豆油环氧大豆油( (ESO)改性成改性成丙烯酸酯化环氧大豆油丙烯酸酯化环氧大豆油(AESO) 以文献

3、的方法为基础，以文献的方法为基础， 尝试改变催化剂尝试改变催化剂, 反应温度反应温度做相应结构表征做相应结构表征 (如核磁共振如核磁共振, 红外红外, 酸值滴定酸值滴定, GPC ) 得出最佳方案得出最佳方案2005. 5中山大学第五届创新基金答辩论文中山大学第五届创新基金答辩论文7实验设计实验设计制备泡沫塑料制备泡沫塑料观察AESO的聚合2005. 5中山大学第五届创新基金答辩论文中山大学第五届创新基金答辩论文AESO发泡 用不同的引发剂及配比用不同的引发剂及配比 不同温度不同温度 不同交联单体不同交联单体 发泡剂发泡剂, 用不同的引发剂用不同的引发剂, 交交联单体发泡联单体发泡, 制样制样

4、 测试泡沫塑料性能测试泡沫塑料性能 分析结果分析结果, 建立泡沫塑料与建立泡沫塑料与各影响因素的关系各影响因素的关系得到较统一的得到较统一的聚合方法聚合方法8AESO分子结构图分子结构图第一部分第一部分AESOAESO制备部分制备部分-反应机理反应机理2005. 5中山大学第五届创新基金答辩论文中山大学第五届创新基金答辩论文丙烯酸与环氧基的亲核取代反应丙烯酸与环氧基的亲核取代反应碱催化机理碱催化机理9AESOAESO制备部分制备部分-实验方法实验方法反应配比表物质质量/gESO100丙烯酸21催化剂:N,N-二甲基苄胺 三乙烯二胺 (DABCO)0.2对苯二酚0.32005. 5中山大学第五届

5、创新基金答辩论文中山大学第五届创新基金答辩论文催化剂催化剂温度温度/ 三乙烯二胺三乙烯二胺 (DABCO)95 ( (文献方法文献方法) )三乙烯二胺三乙烯二胺 (DABCO)120N,N-二甲基苄胺二甲基苄胺12010AESOAESO制备部分制备部分-结果讨论结果讨论 - 5 0 0 0 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0 2 5 0 0 3 0 0 0 3 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8ESO的的1HNMR谱图谱图图图11AESOAESO制备部分制备部分-结果讨论结果讨论现象环氧基(6)2个H原子的吸收峰(2.8-3.2ppm)逐渐变小，丙烯酸脂基上的不

6、饱和碳原子(5)上三个H原子的吸收峰(5.8-6.6ppm) 逐渐变大，醚基碳原子上的H原子的吸收峰(约4.5ppm处)也逐渐变大。 用用N,N-二甲基苄胺作催化剂二甲基苄胺作催化剂,并在并在120油浴中反应油浴中反应8小时制得的小时制得的AESO的的1HNMR图图 12我们对我们对用用N,N-二二甲基苄胺作催化甲基苄胺作催化剂剂, 120油浴的油浴的系列反应系列反应做了各做了各反应时间的核磁反应时间的核磁测试测试, 也对其他系列做了也对其他系列做了测试测试, 得到的右图的结果得到的右图的结果AESOAESO制备部分制备部分-结果讨论结果讨论0246810120.00.51.01.52.02.

7、53.03.54.0the content of expoxide of acrylate groupstime / h制备制备AESO的过程中丙烯酸酯基和环氧基的转化情况的过程中丙烯酸酯基和环氧基的转化情况 epoxiesacrylatesN,N-二甲基苄胺二甲基苄胺, 120DABCO, 120DABCO, 9513图图1 1 用用N,N-二甲基苄胺作催化剂在二甲基苄胺作催化剂在120油油浴中制备浴中制备AESO的酸值变化曲线的酸值变化曲线 图图2 2 用用DABCO作催化剂在作催化剂在120油浴中制油浴中制备备AESO的酸值变化曲线的酸值变化曲线 02468101240608010012

8、0140160180200Acid number(mgKOH/g)time /h024681012406080100120140160180200Acid number(mgKOH/g)time /hAESOAESO制备部分制备部分-结果讨论结果讨论酸值滴定酸值滴定14AESOAESO制备部分制备部分-结果讨论结果讨论5001000150020002500300035004000%transmittancewavenumbers (cm-1)(1)AESO-dimethyi benzylamine-120/8h(2)AESO-DABCO-95/11h(3)AESO-DABCO-120/8h(1

9、)(2)(3)(1) N,N-二甲基苄胺二甲基苄胺,120,8h, AESO的的IR图图(2) DABCO,95,11h, AESO的的IR图图(3) DABCO,120,8h, AESO的的IR图图 5001000150020002500300035004000%Transmittancewavenumbers (cm-1) (1) ESO(2) AESO-dimethyl benzylamine-120/8h(1)(2)(1) ESO的红外光谱图的红外光谱图(2)N,N-二甲基苄胺二甲基苄胺,120,8h, AESO的的IR图图2024681012141618MV

10、Minutes7531393113950AESOAESO制备部分制备部分-结果讨论结果讨论010203040-5051015202530MVMinutes61173251图图1 ESO的的GPC谱图谱图 DABCO, 95,11h,(文献方法文献方法) AESO的的GPC谱图谱图 010203040-4-202468101214MVMinutes8117426714774DABCO , 120，8h , AESO的的GPC谱图谱图 说明说明: 分子量分子量, 低聚物低聚物16AESOAESO制备部分制备部分-小结小结各方法制得的各方法制得的AESO的碳架结构和官能团基本一致。的碳架结构和官能团

11、基本一致。提高温度至提高温度至120：（：（1）不会引起除甘油三酯聚合以外的副反应。）不会引起除甘油三酯聚合以外的副反应。 (2) 有利于提高酯化率和生成更多的有利于提高酯化率和生成更多的甘油三酯低聚物，甘油三酯低聚物，比文献的方法比文献的方法要高约要高约15% 。 在在120的温度制备的温度制备AESO是可行的。是可行的。两种催化剂制备两种催化剂制备AESO：作用效果基本一致。用：作用效果基本一致。用N,N-二甲基苄胺作二甲基苄胺作催化剂比催化剂比DARCO所得所得AESO酯化率略高一些。目前，酯化率略高一些。目前，N,N-二甲基苄二甲基苄胺价格较低，成本更低。胺价格较低，成本更低。选用方法

12、选用方法 用用N,N-二甲基苄胺作催化剂在二甲基苄胺作催化剂在120油浴中制备油浴中制备AESO，反应，反应8h17 聚合聚合 AESO的结构类似于不饱和聚酯的结构类似于不饱和聚酯 ，我们用，我们用氧化还原引发氧化还原引发剂，加上交联单体聚合剂，加上交联单体聚合 发泡发泡 大豆油基不饱和聚酯泡沫塑料是热固性泡沫塑料，其发大豆油基不饱和聚酯泡沫塑料是热固性泡沫塑料，其发泡过程是与熔体的缩聚反应同时进行的泡过程是与熔体的缩聚反应同时进行的 第二部分第二部分泡沫塑料的制备泡沫塑料的制备-反应机理反应机理AESO分子结构图分子结构图 18泡沫塑料的制备泡沫塑料的制备-实验部分实验部分聚聚合合发发泡泡

13、引发剂体系：引发剂体系：过氧化苯甲酰和二甲基苯胺过氧化苯甲酰和二甲基苯胺 过氧化环己酮和环烷酸钴过氧化环己酮和环烷酸钴 交联单体：交联单体： 苯乙烯，苯乙烯，甲基苯烯酸甲酯甲基苯烯酸甲酯 （MMA） 改变温度：改变温度：过氧化苯甲酰和二甲基苯胺体系过氧化苯甲酰和二甲基苯胺体系 发泡：不同引发剂体系，交联单体发泡：不同引发剂体系，交联单体 测试：制样，测试：制样， 密度，密度， 膨胀率，立体显微镜，膨胀率，立体显微镜， 压缩测试，压缩测试， 回弹效果，回弹效果，19泡沫塑料的制备泡沫塑料的制备-结果讨论结果讨论表表1不同不同BPO含量的反应情况对比含量的反应情况对比(80水浴下水浴下) 表表2不

14、同叔胺含量的反应情况对比不同叔胺含量的反应情况对比(80水水浴下浴下) 表表3在同一配方下不同水浴温度的反应情况对比在同一配方下不同水浴温度的反应情况对比 01234560100200300400500600700Time / sBPO含量/ %BPO含量/ % 黏 度突然增大时 间 能使气泡膨胀时 间0.10.20.30.40.50.6020040060080010001200Time / s 叔胺含量/ %叔胺含量/ % 黏 度突然增大时 间黏 度突然增大时 间 能使气泡膨胀时 间能使气泡膨胀时 间 626466687072747678808284010020030040050060070

15、0800900Time / s温度/ 温度/ 黏 度突然增大时 间黏 度突然增大时 间 能使气泡膨胀时 间能使气泡膨胀时 间未能凝胶未能凝胶20泡沫塑料的制备泡沫塑料的制备-结果讨论结果讨论17781167024681012141618纯MMA纯MMA1:11:1纯苯乙烯纯苯乙烯膨胀倍数膨胀倍数BPO系列BPO系列CHP系列CHP系列不同物质的膨胀倍数图不同物质的膨胀倍数图 21泡沫塑料的制备泡沫塑料的制备-结果讨论结果讨论不同单体的力学性能-应力应变曲线010203040500100200300400500600 MMA 苯 乙烯:MMA 1:1 苯 乙烯应变 / %应变 / %应力/ N*

16、m应力/ N*m-2-2*1000*1000-100102030405060708004080120160200240应力/ N*m应力/ N*m-2-2*1000*1000应变 / 应变 / % % MMA 苯 乙烯:MMA 1:1 苯 乙烯 以以CHP为引发剂制得的泡沫塑料的应力为引发剂制得的泡沫塑料的应力-应变曲线应变曲线 以以BPO为引发剂制得的泡沫塑料的应力为引发剂制得的泡沫塑料的应力-应变曲线应变曲线 22泡沫塑料的制备泡沫塑料的制备-结果讨论结果讨论不同引发剂-应力应变曲线01020304050-1000100200300400500600700 应力/ N*m-2*1000应变

17、 / % CHP系列 BPO系列01020304050050100150200250 应变 / %应力/ N*m-2*1000 CHP系列 BPO系列交联单体用苯乙烯、两种不同引发交联单体用苯乙烯、两种不同引发剂所得泡沫塑料的应力剂所得泡沫塑料的应力-应变曲线应变曲线 交联单体用混合交联单体用混合MMA/Styrene1：1、两、两种不同引发剂所得泡沫塑料的应力种不同引发剂所得泡沫塑料的应力-应变线应变线 23泡沫塑料的制备泡沫塑料的制备-结果讨论结果讨论 压缩后回弹体积968577100100100020406080100120MMA两种等量混合苯乙烯压后体积/ %BPO系列CHP系列不同引

18、发剂和不同交联单体对泡沫塑料的压缩不同引发剂和不同交联单体对泡沫塑料的压缩50%后尺寸回复率的影响后尺寸回复率的影响 24在在CHP引发下，用不同交联引发下，用不同交联单体所得的泡沫塑料的立单体所得的泡沫塑料的立体显微镜图（放大体显微镜图（放大64倍）倍）泡沫塑料的制备泡沫塑料的制备-结果讨论结果讨论 单体：纯单体：纯MMA单体：苯乙烯：单体：苯乙烯：MMA=1:1单体：纯苯乙烯单体：纯苯乙烯25泡沫塑料的制备泡沫塑料的制备-小结小结(1)要制备大豆油基不饱和聚酯泡沫塑料，必须选择适当的反应配方 (2) 利用了合适的引发剂和发泡剂, 制成了目标产品(3)通过改变引发剂的种类和交联单体的种类, 调节大豆油基不饱和聚酯泡沫塑料的力学性能，膨胀程度，泡孔结构等, 初步做到了用分子结构调节泡沫塑料性能的尝试26实验总结实验总结探索性课题探索性课题: 完成了完成了丙烯酸酯化环氧大豆油丙烯酸酯化环氧大豆油(AESO), 根据本根据本实验的情况实