1,3,5-均三嗪三醇与脂肪族多胺的反应及产物性能研究

摘要

我国绿色能源快速发展受限，现有工业过程节能减排有限，因此，急需开发出新的低碳工业路线。基于二氧化碳减排及封存利用理论，我们提出化石燃料环境友好的工业开发路线:将化石能源转变为清洁能源的氢能进行利用，同时将产生的二氧化碳直接封存做成1，3，5-均三嗪三醇产品，这样可形成环境友好的能源工业路线;将1，3，5-均三嗪三醇继续开发成低内能的三嗪类高分子材料，替代一部分高耗能高排放的工业材料如电解铝、钢铁等，这样可形成环境友好的材料工业路线。
　　1，3，5-均三嗪三醇（简称三嗪醇）物理性质稳定，化学性质比较活泼，是一种重要的化工产品。利用CO2与NH3反应合成三嗪醇可作为一条可行的CO2封存利用路线，因此探索三嗪醇的反应产物具有重要意义。
　　本文主要以三嗪醇和脂肪族多胺为原料合成高分子预聚体，为探索固碳产品三嗪醇的下游材料开发提供实验基础研究。本文包含三部分，一是三嗪醇与二乙烯三胺的缩合反应研究，二是三嗪醇与三乙烯四胺、四乙烯五胺的缩合反应，三是三嗪醇与脂肪族多胺的反应产物性能研究。
　　(1)以三嗪醇与二乙烯三胺为反应物，寻找时间、温度、反应物摩尔比等反应方法对反应产物分子量的影响。可知反应产物分子量随着反应温度的增加而增加，在260℃下，完全反应时间为6小时，三嗪醇与二乙烯三胺的反应摩尔比为1∶1与1∶1.5时，反应产物的分子量达到最大。经过FT-IR、1H NMR、13C NMR以及MS等表征手段对反应产物进行表征，通过谱图分析推测，三嗪醇中1，3，5-三嗪环的两个羟基被二乙烯三胺中的伯胺基取代生成高分子预聚体。
　　(2)以三嗪醇与三乙烯四胺以及四乙烯五胺为反应物，使三嗪醇与三乙烯四胺以及四乙烯五胺的反应产物与三嗪醇与二乙烯三胺的反应产物形成一系列1，3，5-三嗪环与肪族族多胺相连的高分子预聚体产品。经过FT-IR、1H NMR、13C NMR以及MS等分析手段对反应产物进行表征，通过谱图分析推测，三嗪醇中1，3，5-三嗪环的羟基分别被三乙烯四胺以及四乙烯五胺中的伯胺基取代生成三聚物。
　　(3)对三嗪醇与脂肪族多胺的反应产物进行水溶液的酸碱度、在不同溶剂中的溶解度、热稳定性以及吸湿性等性能测验。三嗪醇与二乙烯三胺的反应产物呈弱酸性，随着胺基链增长，反应产物的碱性增强，三嗪醇与三乙烯四胺以及四乙烯五胺的反应产物呈弱碱性。三嗪醇与脂肪族多胺在有机溶剂的溶解度较低，在去离子水溶液中的溶解度相对较高，且随着温度的升高，溶解度增加。同为三聚物情况，三嗪醇与四乙烯五胺的溶解度较高。三嗪醇与脂肪族多胺的反应产物的分解温度低于三嗪醇的分解温度。三嗪醇与二乙烯三胺的反应产物的分解温度随着分子量的增加而增加。同为三聚物情况，随着胺基链的增长，产物的分解温度增强。三嗪醇与脂肪族多胺反应产物的吸湿性不呈现规律性变化，在空气中的吸水率为3％左右。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 化石燃料工业利用现状

1．1．1 煤炭发电

1．1．2 煤化工

1．2 二氧化碳(CO2)封存利用技术现状

1．2．1 二氧化碳封存利用技术路线

1．2．2 二氧化碳化学利用技术

1．3 固碳产品1，3，5-均三嗪三醇

1．3．2 1，3，5-均三嗪三醇合成工艺

1．3．3 1，3，5-均三嗪三醇及其衍生物应用

1．4 1，3，5-均三嗪三醇在化石燃料利用过程中的作用

1．4．1 化石燃料环境友好能源工业路线

1．4．2 化石燃料环境友好材料工业路线

1．5 本课题的研究意义及内容

1．5．1 课题研究意义

1．5．2 课题研究内容

第二章 1，3，5-均三嗪三醇(CA)与二乙烯三胺(DETA)的缩合反应研究

2．1 前言

2．2 实验药品及仪器

2．2．1 实验药品

2．2．2 实验仪器

2．3 实验方法

2．4 结果与讨论

2．4．1 反应温度对反应产物分子量的影响

2．4．2 反应时间对反应产物分子量的影响

2．4．3 反应物摩尔比对反应产物的分子量的影响

2．5 产物分析及表征

2．5．1 红外分析表征(FT-IR)

2．5．2 核磁氢谱图分析表征(1H NMR)

2．5．3 核磁碳谱图分析表征(13C NMR)

2．5．4 质谱分析(MS)

2．6 小结

第三章 1，3，5-均三嗪三醇与三乙烯四胺(TETA)、四乙烯五胺(TEPA)的缩合反应研究

3．1 前言

3．2 实验药品及仪器

3．2．1 实验药品

3．2．2 实验仪器

3．3 实验方法

3．3．1 CA与TETA的合成方法

3．3．2 CA与TEPA的合成方法

3．4 结果与讨论

3．4．1 红外分析表征(FT-IR)

3．4．2 核磁氢谱图分析表征(1H NMR)

3．4．3 核磁碳谱图分析表征(13C NMR)

3．4．4 质谱分析(MS)

3．5 小结

第四章 1，3，5-均三嗪三醇与脂肪族多胺的反应产物性能测定

4．1 前言

4．2 实验药品及仪器

4．2．1 实验药品

4．2．2 实验仪器

4．3 实验方法

4．3．3 产物热稳定性的测定方法

4．3．4 产物吸湿性的测定方法

4．4 结果与讨论

4．4．1 产物的酸碱度

4．4．2 产物在不同溶剂中的溶解度

4．4．3 产物的热稳定性

4．4．4 产物的吸湿性

4．5 小结

5．1 结论

5．2 进一步研究的问题

参考文献

致谢

攻读硕士学位论文期间发表论文情况