富勒烯聚叠氮缩水甘油醚及其Pb/Cu盐的合成与热稳定性研究

摘要

为探索新型燃烧催化剂，本文合成了两种未见报道的富勒烯金属盐，并对其热稳定性做了初步研究。
　　首先，以丙二醇、环氧氯丙烷和叠氮化钠合成聚叠氮缩水甘油醚(GAP)，以2,4,6-三硝基甲苯和二硫亚砜为原料合成三硝基苯甲酰氯(TNBC)，再将 GAP与 TNBC进行酯化反应合成酯基封端的聚叠氮缩水甘油醚(TNB-GAP)；以环氧氯丙烷，甲醇和叠氮化钠为原料，合成得到甲基封端的聚叠氮缩水甘油醚(Me-GAP)；通过红外光谱(FT-IR)、紫外可见光谱(UV-Vis)、核磁共振波谱(NMR)等方法对两种单端羟基聚叠氮缩水甘油醚的结构进行了表征，结果表明产物为预期目标物，采用差示扫描量热法(DSC)和差热分析法(DTA)研究其热稳定性，结果表明甲基封端的聚叠氮缩水甘油醚的热稳定性优于酯基封端的聚叠氮缩水甘油醚。
　　以甲基封端的聚叠氮缩水甘油醚、丙二酰氯、溴素和富勒烯 C60为原料，通过酯化反应、取代反应和改进的 Bingel反应合成未见报道的富勒烯聚叠氮缩水甘油醚(C60-GAP)，采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、紫外吸收光谱(UV-Vis)、核磁共振光谱(NMR)和 X射线光电子能谱(XPS)等方法对产物结构进行表征，证明其为目标产物；同时通过 DSC、热重-红外联用(TG-IR)和原位热裂解分析方法详细研究了其热分解过程，结果表明，由于甲基封端的聚叠氮缩水甘油醚结构中叠氮基与 C60双键发生加成反应使得 C60-GAP在150℃左右发生热分解。
　　以 C60-GAP和衣康酸为原料合成 C60-GAP衣康酸聚合物，再与硝酸铅和硝酸铜反应首次制得富勒烯聚叠氮缩水甘油醚 Pb/Cu盐(C60-GAP Pb/Cu盐)，通过 FT-IR、UV-Vis、X射线衍射(XRD)、XPS等方法确认其结构为目标产物。同时，采用热重分析(TG)、DTA、DSC等手段研究合成的富勒烯聚叠氮缩水甘油醚 Pb/Cu盐的热动力学参数。实验结果表明，富勒烯聚叠氮缩水甘油醚 Pb盐表现为两步热分解，峰值温度分别为290℃和415℃，分解活化能分别为140.42 kJ/mol和145.85 kJ/mol；富勒烯聚叠氮缩水甘油醚 Cu盐表现为三步热分解，峰值温度分别为230℃、280℃和390℃，分解活化能分别为165.99 kJ/mol、199.96 kJ/mol和172.09 kJ/mol。实验结果表明，富勒烯聚叠氮缩水甘油醚 Pb/Cu盐均有较好的热稳定性。

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1 绪论

1.1 聚叠氮缩水甘油醚在火箭推进剂中应用概况

1.2 碳组分在火箭推进剂中的应用概况

1.3 含金属催化剂在火箭推进剂中的应用概况

1.4 研究目的和意义

1.5 研究内容

2 单端羟基聚叠氮缩水甘油醚的合成研究

2.1 实验试剂及仪器

2.2 酯基封端聚叠氮缩水甘油醚的合成与表征

2.3 甲基封端聚叠氮缩水甘油醚的合成与表征

2.4 本章小结

3 富勒烯聚叠氮缩水甘油醚的合成与热稳定性研究

3.1 实验试剂及仪器

3.2 富勒烯聚叠氮缩水甘油醚的合成

3.3 富勒烯聚叠氮缩水甘油醚及其中间体的结构表征

3.4 富勒烯聚叠氮缩水甘油醚的热稳定性研究

3.5 本章小结

4 富勒烯聚叠氮缩水甘油醚衣康酸及铅盐的制备和热稳定性研究

4.1 实验试剂及仪器

4.2 富勒烯聚叠氮缩水甘油醚衣康酸的合成与表征

4.3 富勒烯聚叠氮缩水甘油醚铅盐的制备及热稳定性

4.4 本章小结

5 富勒烯聚叠氮缩水甘油醚铜盐的制备和热稳定性研究

5.1 实验试剂及仪器

5.2 富勒烯聚叠氮缩水甘油醚铜盐的制备及表征

5.3 富勒烯聚叠氮缩水甘油醚铜盐的热稳定性研究

5.4 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果