金刚烷封端的多臂化合物的合成、结构分析及其导电性能研究

摘要

本文以含“金刚烷基”的金刚烷甲酸和多臂醇为原料，制备含金刚烷末端的多臂化合物—三（1-金刚烷甲酸）三乙醇胺酯和四(1-金刚烷甲酸)季戊四醇酯。采用NMR、FT-IR、元素分析等表征其结构。
　　 采用DSC对三(1-金刚烷甲酸)三乙醇胺酯的热性能进行研究。DSC结果显示:-10.2℃处，固-固相转变吸热(相Ⅱ→Ⅰ，△Strs=80.68J·mol-1·K-1);107.6℃处，熔融吸热(相Ⅰ→L，△Sfis=37.19 J·mol-1·K-1)，且△Strs/△Sfis=2.17＞1。这与塑晶的判据△Strs/△Sfus≥1相符。
　　 将三（1-金刚烷甲酸）三乙醇胺酯作为添加剂加入聚合物基体(PEO)中制备复合聚合物电解质(PEO)8LiClO4-Rl，交流阻抗测试表明:当添加剂含量为5％时，体系的离子电导率达到最大，为9.00×10-5 S/cm，比无添加剂的(PEO)8LiClO4材料的电导率高出2个数量级，且聚合物电解质的电导率随着温度的升高而明显提高，当整个体系的温度超过PEO的熔融温度时，其电导率的增速减缓。
　　 采用DSC、变温XRD对四(1-金刚烷甲酸)季戊四醇酯的相转变及其转变前后的晶体结构进行研究，采用Hyperchem8.0.3对其‘低温相’结构进行模拟，并对其相转变进行熵分析。
　　 四(1-金刚烷甲酸)季戊四醇酯的DSC结果显示:177.6℃处，固-固相转变吸热(相Ⅱ→Ⅰ，△Strs=110.55 J·mol-1·K-1);278.8℃处，熔融吸热(相Ⅰ→L，△Sfus=70.07 J·mol-1·K-1)，且△Strs/△Sfus=1.58＞1。XRD测试表明:在178℃前后，其X-射线衍射谱图不同。Dicvol指标化表明:‘低温相’时，四(1-金刚烷甲酸)季戊四醇酯为低对称的单斜晶系，其空间群为P-1，其晶胞参数为:a=16.4670(19)(A)，b=9.0489(6)(A),c=9.2246(8)(A)，α=94.845(5),β=120.454(5),γ=106.711(7);‘高温相’为对称性较高的四方晶系，其空间群为P4mmm，其晶胞参数为:a=16.0362(13)(A)，c=4.9433(7)(A)。Hyperchem模拟证明四(1-金刚烷甲酸)季戊四醇酯分子既不是正四面体结构，也不是中心对称结构。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 金刚烷简介

1．1．1 金刚烷的合成概述

1．1．2 金刚烷的结构与性质

1．2 金刚烷系衍生物研究进展

1．2．1 金刚烷系衍生物的合成

1．2．2 金刚烷系化合物的相变

1．2．3 金刚烷系化合物的主要应用

1．3 塑晶化合物与聚合物电解质研究

1．3．1 塑晶化合物概述

1．3．2 聚合物电解质

1．3．3 塑晶应用于聚合物电解质的进展

1．4 选题意义与主要研究内容

第二章 三(1-金刚烷甲酸)三乙醇胺酯的制备与性能

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 主要试剂与仪器

2．2．2 三(1-金刚烷甲酸)三乙醇胺酯(R1)的合成

2．2．3 三(1-金刚烷甲酸)三乙醇胺酯(R1)的表征

2．2．3 含R1的复合聚合物电解质膜的制备及交流阻抗测试

2．3 结果与讨论

2．3．1 R1的表征结果

2．3．2 复合聚合物电解质膜的交流阻抗结果

2．4 本章小结

第三章 四(1-金刚烷甲酸)季戊四醇酯的制备及其结构确定

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 主要试剂和仪器

3．2．2 四(1-金刚烷甲酸)季戊四醇酯(R2)的合成

3．2．3 四(1-金刚烷甲酸)季戊四醇酯(R2)的表征

3．2．4 R2的结构解析及精修

3．2．5 R2的‘低温相’结构模拟

3．3 结果与讨论

3．3．1 R2的表征结果

3．3．2 R2的结构解析及精修

3．3．3 R2的‘低温相’结构模拟

3．4 R2相转变的熵变讨论

3．5 本章小结

第四章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果