二氧化碳化学封存产物三聚氰酸的合成及应用研究

摘要

本论文对二氧化碳化学封存产物三聚氰酸的合成及性能进行了研究，实验内容包含两部分，一是二氧化碳化学封存产物三聚氰酸的制备，二是三聚氰酸甲醛树脂的合成。
　　(1)论文根据目前二氧化碳排放量大的现状，提出了一种新的二氧化碳化学封存的方法，即二氧化碳的氨化，介绍了二氧化碳三种主要氨化产物—尿素、碳酸氢铵、三聚氰酸的技术流程，并重点对二氧化碳氨化反应合成三聚氰酸进行了详细叙述，认为二氧化碳与氨反应生成三聚氰酸是一种对二氧化碳进行高值有效封存利用的方法。论文在二氧化碳化学封存的基础上提出了一条低碳工业材料路线，从煤出发，合成树脂高分子材料，整条工业材料路线具有明显的低碳优势和良好的环境效益及经济效益。
　　(2)实验室在多种反应器中合成了三聚氰酸，用红外、元素分析和TG-DSC表征手段对合成的三聚氰酸进行了表征。实验结果表明，尿素在三种反应器中都可通过热解反应可生成三聚氰酸，加入氯化铵催化剂后，三聚氰酸产率都有所提升，可以看出氯化铵可以促进尿素的热解反应。在微波设备和螺旋反应器中对三聚氰酸的合成进行了中试试验，中试结果表明，微波设备和螺旋反应器都能大规模生产三聚氰酸，但微波设备不能连续化生产。螺旋反应器可以作为生产三聚氰酸的设备，可用于其连续、大规模生产。
　　(3)由于三聚氰酸和三聚氰胺具有相同的、比较稳定的三嗪环结构，且三聚氰酸亚氨基上的氢原子较活泼，可发生多种反应，因此本文以三聚氰酸和甲醛为原料合成了一种新型三聚氰酸甲醛树脂。三聚氰酸首先与甲醛反应生成羟甲基三聚氰酸，然后羟甲基三聚氰酸在酸性条件下进行缩合反应，生成三聚氰酸甲醛树脂。实验对得到的树脂进行了红外分析和TG-DSC热重分析，并探究了不同三聚氰酸与甲醛摩尔配比、不同反应温度对树脂粘度、固含量和游离甲醛含量的影响。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 二氧化碳封存利用的研究

1．1．1 二氧化碳排放来源

1．1．2 二氧化碳封存利用的现状

1．1．3 二氧化碳的氨化反应研究

1．1．4 低碳工业路线的开发

1．1．5 小结

1．2 三聚氰酸的合成及应用

1．2．1 三聚氰酸的性质

1．2．2 三聚氰酸的合成

1．2．3 三聚氰酸的用途

1．3 甲醛类树脂介绍

1．3．1 脲醛树脂

1．3．2 酚醛树脂

1．3．3 三聚氰胺甲醛树脂

1．3．4 三聚氰酸甲醛树脂

1．4 本课题的研究意义及内容

1．4．1 研究意义及创新点

1．4．2 课题研究内容

第二章 三聚氰酸的合成

2．1 实验试剂及仪器

2．2 实验步骤

2．2．1 无氯化铵催化剂条件

2．2．2 催化剂存在条件

2．3 结果与讨论

2．3．1 实验结果

2．3．2 产品表征

2．4 中试实验

2．4．1 微波设备反应情况

2．4．2 自制管式设备反应情况

2．5 小结

第三章 三聚氰酸甲醛树脂的合成

3．1 实验原理

3．2 实验试剂与仪器

3．3 试验方法

3．3．1 三聚氰酸甲醛树脂的合成

3．3．2 树脂的性能测试方法

3．4 实验结果

3．4．1 实验结果讨论与分析

3．4．2 红外表征

3．4．3 热重分析

3．5 酸性条件下甲醛树脂的合成

3．6 本章小结

第四章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士论文期间发表论文情况