室温相选择性凝胶剂的设计合成及其凝胶性能研究

摘要

相选择性凝胶剂因其在溢油处理等领域具有潜在的应用价值得到了科学家的广泛关注。本文主要以缩醛取代的D-葡萄糖酰胺为平台分子，通过对分子间作用力位点进行调节，设计合成了羟基被保护的PGn(n=4，8，10，12，14，16)、B12、C12以及侧链含有顺式C=C的A18、B18、C18等两个系列的化合物。分别研究了凝胶剂的结构与凝胶性能之间的关系，探究了凝胶的自组装机理及室温凝胶机理，进而测试了凝胶剂在溢油处理等领域的应用性能。 通过对2,4-(3,4-二氯苯亚甲基)-D-葡萄糖酰胺类化合物的羟基及烷基链进行修饰得到化合物PGn(n=4，8，10，12，14，16)、B12和C12，测试了该系列化合物在烃类溶剂中的凝胶性能，研究发现烷基链的长度对凝胶性能具有显著影响，其中碳链长度为12的凝胶剂PG12对烷烃类溶剂具有最出色凝胶性能；此外，通过对含有不同羟基保护基的PG12、B12及C12对比可以发现保护基团也对凝胶性能也有明显的影响。POM和SEM证明凝胶在烃类溶剂中具有三维网状的纤维结构；红外、核磁、XRD等表征手段证明氢键、π-π堆积、范德华力是凝胶自组装的主要驱动力；通过理论计算模拟了凝胶的自组装模型。研究发现凝胶剂PG12可以乙醇为助溶剂对包括原油在内的多种油品实现室温选择性凝胶油相，这使得其在溢油处理方面具有一定的潜在应用价值。 通过“热”凝胶性能测试发现，凝胶剂A18、B18、C18和G18在烃类溶剂中的凝胶性能差别不大，四种凝胶剂在烃类溶剂中均有出色的凝胶性能；然而侧链含有顺式C=C的凝胶剂A18、B18和C18在烃类溶剂中均具有出色的室温凝胶性能，而凝胶剂G18在以上溶剂中均不能室温凝胶，证明侧链中顺式C=C的引入对室温凝胶性能起决定性作用。研究发现凝胶剂A18可直接以粉末形式从油水混合体系中快速凝胶芳烃和低粘度油品，表明此凝胶剂粉末在芳烃回收及海上溢油处理等领域具有一定的实际应用价值。侧链含有顺式C=C的凝胶剂的XRD谱图表现出无定形态，说明一维组装体之间排列较为疏松，在室温下容易在烃类溶剂中溶解，这是含有顺式C=C的凝胶剂具有室温凝胶性能的本质原因。

目录

声明

第1章绪论

1.1凝胶

1.1.1凝胶的定义

1.1.2凝胶的分类

1.2超分子凝胶

1.2.1超分子凝胶概述

1.2.2超分子凝胶的主要驱动力及表征方法

1.2.3超分子的重要参数及凝胶表征

1.3室温溢油相选择性凝胶剂

1.3.1溢油处理的措施

1.3.2相选择性凝胶剂

1.3.3助溶剂型相选择性凝胶剂

1.3.4粉末型相选择性凝胶剂

1.4本文工作的目的及意义

第2章助溶剂型凝胶剂的制备、凝胶机理及性能研究

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1实验材料与仪器

2.2.2化合物的合成

2.2.3化合物的凝胶性能测试方法

2.3结果与讨论

2.3.1凝胶性能

2.3.2最低凝胶浓度和相转变温度测试

2.3.3凝胶形貌分析

2.3.4凝胶机理分析

2.3.5流变学分析

2.3.6相选择性凝胶实验

2.4小结

第3章粉末型室温凝胶剂的制备、凝胶机理及性能研究

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1实验材料与仪器

3.2.2化合物的合成

3.2.3化合物的凝胶性能测试方法

3.3结果与讨论

3.3.1热凝胶性能测试

3.3.2粉末室温凝胶性能测试

3.3.3室温溢油相选择性凝胶性能

3.3.4油品室温凝胶流变学分析

3.3.5室温凝胶机理

3.4小结

第4章结论与展望

4.1结论

4.2展望

参考文献

附录

发表论文和参加科研情况说明

致谢