山梨醇缩醛衍生物凝胶因子的合成及应用研究

摘要

本文合成了烯丙基山梨醇缩醛化合物以及山梨醇双缩醛氨基甲酸酯类化合物，并测试其凝胶性能。制备了锂电池凝胶电解质中，并研究了其性能。
　　本文以D-葡萄糖为原料，经烯丙基化反应制备得到1-烯丙基山梨醇。将1-烯丙基山梨醇与苯甲醛或取代苯甲醛进行缩醛化反应，合成了9种烯丙基山梨醇缩醛化合物。对合成的烯丙基山梨醇缩醛化合物进行了凝胶性能测试，并与山梨醇缩醛类化合物凝胶性能进行了比较。制备1-烯丙基山梨醇及其缩醛的较优的反应条件为：乙醇:水=6:1的混合溶剂，通氮气保护，反应温度60℃，反应时间24h，采用分批投料的方法，投料比D-葡萄糖:Sn:烯丙基溴=1:2:3.3，以葡萄糖完全反应作为反应终点。1-烯丙基山梨醇收率可达70％。1-烯丙基山梨醇不经进一步处理，在甲醇溶剂中，投料比为1-烯丙基山梨醇:醛=1:2.2，室温反应6-8h，产品收率5.2%-19.7%。通过凝胶性能测试发现：1-烯丙基山梨醇缩醛对芳香族以及醇类溶剂有良好的凝胶性能。在芳香族溶剂以及长链烷烃溶剂中，烯丙基山梨醇缩醛化合物凝胶性能好于山梨醇缩醛化合物。
　　本文以1,3:2,4-二(对甲基苄叉)-D-山梨醇(MDBS)为底物，与脂肪族异氰酸酯进行缩合反应，合成了山梨醇双缩醛氨基甲酸酯类化合物，并测试其凝胶性能。实验结果表明：山梨醇缩醛化合物凝胶主要驱动力是6-OH与另一分子的缩醛氧之间的分子间氢键作用，6位羟基变为氨基甲酸酯结构，凝胶性能变差；凝胶因子的最低凝胶浓度随直链醇类溶剂分子中碳原子的个数的增加而减少，证明了溶剂分子参与了凝胶的形成。
　　烯丙基山梨醇缩醛类凝胶因子对电解质用混合溶剂有很好的凝胶性能，其凝胶性能比山梨醇缩醛类凝胶因子对该类混合溶剂凝胶能力强。山梨醇缩醛的氨基甲酸酯衍生物类凝胶因子对该类混合溶剂凝胶性能较差。双三氟甲磺酰胺锂(LiTFSI盐)会降低凝胶因子在电解质溶剂中的凝胶性能。通过对铝箔在液态电解质及凝胶电解质中循环伏安测试和SEM形貌观察比较发现，凝胶电解质有效减轻了铝箔的腐蚀。

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第一章 文献综述

1.1 凝胶及凝胶因子

1.2 低分子有机凝胶

1.3 有机凝胶研究与测试方法

1.4 有机凝胶形成机理

1.5凝胶因子分子结构设计

1.6有机凝胶的应用

1.7 锂离子电池及锂离子电池电解质

1.8 本文主要工作内容

第二章 烯丙基山梨醇缩醛的合成及其凝胶性能测试

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 实验结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 山梨醇双缩醛氨基甲酸酯化合物的合成及凝胶性能测试

3.1 实验部分

3.2 结果与讨论

3.3 本章小结

第四章 凝胶因子在LiTFSI锂离子电解液中的应用

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4本章小结

第五章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢