CO2基聚碳酸酯嵌段共聚物的设计

摘要

嵌段共聚物可以将多种聚合物的优良性质结合在一起，得到性能更加优越的功能聚合物材料，广泛地应用于生物医药、建筑、化工等各个领域。CO2基聚碳酸酯嵌段共聚物是由CO2和环氧烷烃交替共聚形成的，合成过程采用分步加料法，第一种环氧烷烃单体与CO2交替共聚合成第一嵌段，第一种环氧烷烃单体完全转化后加入第二种环氧烷烃单体，与CO2交替共聚合成第二嵌段。在第二种单体加入后，体系中会掺杂微量水。水作为链转移剂会引发第二种环氧烷烃与CO2交替共聚形成仅含第二种单体的聚碳酸酯，副产物难以与嵌段共聚物分离。SiO2不溶于有机溶剂，表面具有羟基结构，常应用于高分子聚合物改性。基于此，本文旨在探索聚碳酸酯嵌段共聚物的合成方法，将SiO2引入反应体系中，并将嵌段构型 CO2基聚碳酸酯接枝到 SiO2表面，副产物游离在反应体系中。通过离心将副产物分离，通过氢氟酸刻蚀反应除去二氧化硅，得到纯嵌段构型CO2基聚碳酸酯。应用此方法合成不同分子量、不同碳酸酯单元含量、不同种类的CO2基聚碳酸酯嵌段共聚物并考察其热力学性能。
　　本研究主要内容包括：⑴以SiO2或功能化二氧化硅表面羟基为引发基团引发CO2与环氧烷烃交替共聚，将嵌段构型聚碳酸酯接枝到二氧化硅表面。受限于二者较大的空间位阻，接枝反应效率较低。优化合成路线：以炔醇或烯醇为引发剂引发环氧烷烃与CO2交替共聚反应，通过分步加料法合成聚碳酸酯嵌段共聚物。嵌段共聚物除去催化剂后，与硅烷偶联剂进行Click反应，再与SiO2进行偶联反应，反复高速离心以除去副产物。氢氟酸刻蚀除去SiO2得到聚碳酸酯嵌段共聚物。1H-NMR、固体核磁、元素分析、红外光谱等分析测试证明方法可行，产率可达到40%。⑵应用新合成方法制备不同分子量和碳酸酯单元含量的PCHC-b-PPC嵌段共聚物。差示热量扫描实验（DSC）、热重分析实验（TGA）测试分子量和单元含量对嵌段共聚物热力学性能的影响。低分子量嵌段共聚物玻璃化转变温度（Tg）随PCHC单元含量增加而逐渐增加。高分子量嵌段共聚物玻璃化转变温度跨度较宽。改变端位环氧烷烃，合成出四种新型聚碳酸酯嵌段共聚物并表征其热力学性能。PCHC-b-PSC和PCHC-b-PGC的玻璃化转变温度分别是105℃和70.9℃，PCHC-b-PiPC和PCHC-b-PHC玻璃化转变温度范围较宽。

目录

声明

1 文献综述

1.1 聚碳酸酯嵌段聚合物发展

1.2 Click反应发展

1.3 二氧化硅改性聚合物

1.4 选题依据

2 聚碳酸酯嵌段共聚物合成方法研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 二氧化硅引发聚合反应

2.4 功能化二氧化硅引发聚合反应

2.5 炔醇引发聚合反应合成聚碳酸酯嵌段共聚物

2.6 聚碳酸酯嵌段共聚物合成路线优化及分析检测

2.7 结果讨论

2.8 本章小结

3 聚碳酸酯嵌段共聚物的合成

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

结论

参考文献

附录A 聚碳酸酯嵌段共聚物核磁、GPC谱图

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢