ABC杂臂星型三嵌段共聚物的合成及其油水分离性质
发布时间：2020-11-08 16:40
随着工业的快速发展,石油化工、金属制造业、皮革纺织等行业产生的含油废水不断增加。此外,频繁发生的溢油事故也对环境、生态系统造成严重的污染。因此油水分离领域受到广泛关注。开发高效、经济且操作简单的油水分离技术及材料不仅具有科学研究价值,也具有实际应用价值。目前已有文献报道可用于连续分离重油/水/轻油三元混合物的油水分离膜,但是均需要外界刺激或者需要特殊设计的分离装置。原位改变油水分离膜的表面浸润性进并应用于重油/水/轻油三元混合物连续分离的挑战依然亟待解决。我们的研究思路是通过原子转移自由基活性聚合(ATRP)和点击化学相结合的方法合成ABC杂臂星型三嵌段共聚物,并将其涂覆在棉织物表面构筑具有环境响应性的油水分离膜;探讨该分离膜分离复杂的油水混合物的特性。主要研究内容和结果如下:(1)通过ATPR和点击化学相结合的方法合成了一系列ABC杂臂星型三嵌段共聚物μ-聚二甲基硅氧烷-b-聚甲基丙烯酸二甲氨乙酯-b-聚3-(甲基丙烯酰氧)丙基三异丙氧基硅烷[μ-(PDMS)(PDMAEMA)(PIPSMA)]。通过核磁共振氢谱和凝胶渗透色谱表征了该聚合物的结构、分子量及分子量分布。(2)通过PIPSMA嵌段中的硅烷偶联基团与棉织物/不锈钢网表面的羟基之间的溶胶-凝胶反应,我们制备了ABC杂臂星型三嵌段共聚物μ-(PDMS)(PDMAEMA)(PIPSMA)改性的棉织物/不锈钢网,并用扫描电镜、热重分析、红外光谱、光电子能谱等手段表征了其结构。(3)系统探讨了μ-(PDMS)(PDMAEMA)(PIPSMA)改性棉织物在油水分离领域的应用。因为疏水性PDMS嵌段和亲水性PDMAEMA嵌段在棉织物表面交替分布,我们发现该改性棉织物具有基于接触介质的可切换浸润性。我们还发现亲水和疏水嵌段的表面重构不仅导致水或油接触角的减小,还会进一步导致非浸润相的突破压力降低,从而使非浸润相穿透油水分离膜成为可能。功能化棉布可以分离各种油水混合物,包括重油-水,水-轻油,甚至重油-水-轻油三元混合物。(4)系统探讨了μ-(PDMS)(PDMAEMA)(PIPSMA)改性不锈钢网在油水分离领域的应用,尤其是其pH响应性在分离简单油水混合物方面的应用。在酸性条件下,改性不锈钢网能够分离水-轻油混合物;而在碱性条件下,改性不锈钢能够分离重油-水混合物。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ317;X703
【部分图文】：
第一章 绪论第一章 绪论1.1 聚合方法1.1.1 活性聚合1956 年，Szwarc[2]课题组根据苯乙烯-萘钠-四氢呋喃体系的聚合特征，首次提性聚合的概念。他们在四氢呋喃中使用碱金属/萘体系，引发了苯乙烯的阴离子聚合聚合过程不存在任何链转移及链终止反应，且得到的聚合物溶液在低温环境下放置后，仍能维持聚合物活性中心（阴离子）浓度基本恒定。如果继续加入苯乙烯单体合仍能发生，得到更高分子量的聚苯乙烯。甚至在加入第二单体如丁二烯或异戊二烯能够得到结构可控的聚（丁二烯-苯乙烯-丁二烯）或聚（异戊二烯-苯乙烯-异戊二
如氮氧调控聚合（NMP）[15-17]或稳定自由基调控聚合（SFRP）[18]；甚至可能是有机金属种类。1.1.4 原子转移自由基聚合（ATRP）1995 年，Krzysztof Matyjaszewski[12]研究组，Mitsuo Sawamoto[9]研究组，VirgilPercec[11]研究组等分别独立报道了烯类单体由有机卤化物引发剂引发并被过渡金属络合体系催化发生自由基聚合的过程。该聚合过程的特征与有机化学中的原子转移自由基加成反应一致，故 Krzysztof Matyjaszewski[12]研究组把这类反应命名为原子转移自由基聚合（atom transfer radical polymerization,ATRP）。ATRP 具有可选单体种类多，分子设计多样化，聚合条件较温和，合成工艺更简单等优势，是目前最有效且应用最广泛的“活性”/ 可控自由基聚合方法之一，具有诱人的工业前景。1.1.4.1 聚合机理
华南理工大学硕士学位论文物端基损失，有利于进一步改性比如制备嵌段共聚物。聚合物链的增长速率会随着单体转化率的升高而减慢。而副反应一般是与单体浓度无关，不受单体转化率的影响。升高温度对催化剂来说是一把双刃剑。一方面，高温会促进催化剂的溶解；另一方面，高温也可能导致催化剂的分解。1.1.4.3 应用ATRP 是设计和合成新型材料的一个强有力的工具。它的聚合条件简单，且可聚合单体种类多，可以制备得到不同组成、拓扑结构、功能性的材料，满足大多数应用的要求，如涂料、粘合剂、医学和环境领域等。预期 ATRP 的研究将集中于三个领域：（1）为 ATRP 过程的所有组成部分建立结构-反应性相关性；（2）开发新的、更有效的、更有选择性的、更便宜的、对环境无害的 ATRP 催化系统；（3）建立 ATRP 制备材料的分子结构与宏观性能之间的关系。
【参考文献】
本文编号：2875049
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ317;X703
【部分图文】：
第一章 绪论第一章 绪论1.1 聚合方法1.1.1 活性聚合1956 年，Szwarc[2]课题组根据苯乙烯-萘钠-四氢呋喃体系的聚合特征，首次提性聚合的概念。他们在四氢呋喃中使用碱金属/萘体系，引发了苯乙烯的阴离子聚合聚合过程不存在任何链转移及链终止反应，且得到的聚合物溶液在低温环境下放置后，仍能维持聚合物活性中心（阴离子）浓度基本恒定。如果继续加入苯乙烯单体合仍能发生，得到更高分子量的聚苯乙烯。甚至在加入第二单体如丁二烯或异戊二烯能够得到结构可控的聚（丁二烯-苯乙烯-丁二烯）或聚（异戊二烯-苯乙烯-异戊二
如氮氧调控聚合（NMP）[15-17]或稳定自由基调控聚合（SFRP）[18]；甚至可能是有机金属种类。1.1.4 原子转移自由基聚合（ATRP）1995 年，Krzysztof Matyjaszewski[12]研究组，Mitsuo Sawamoto[9]研究组，VirgilPercec[11]研究组等分别独立报道了烯类单体由有机卤化物引发剂引发并被过渡金属络合体系催化发生自由基聚合的过程。该聚合过程的特征与有机化学中的原子转移自由基加成反应一致，故 Krzysztof Matyjaszewski[12]研究组把这类反应命名为原子转移自由基聚合（atom transfer radical polymerization,ATRP）。ATRP 具有可选单体种类多，分子设计多样化，聚合条件较温和，合成工艺更简单等优势，是目前最有效且应用最广泛的“活性”/ 可控自由基聚合方法之一，具有诱人的工业前景。1.1.4.1 聚合机理
华南理工大学硕士学位论文物端基损失，有利于进一步改性比如制备嵌段共聚物。聚合物链的增长速率会随着单体转化率的升高而减慢。而副反应一般是与单体浓度无关，不受单体转化率的影响。升高温度对催化剂来说是一把双刃剑。一方面，高温会促进催化剂的溶解；另一方面，高温也可能导致催化剂的分解。1.1.4.3 应用ATRP 是设计和合成新型材料的一个强有力的工具。它的聚合条件简单，且可聚合单体种类多，可以制备得到不同组成、拓扑结构、功能性的材料，满足大多数应用的要求，如涂料、粘合剂、医学和环境领域等。预期 ATRP 的研究将集中于三个领域：（1）为 ATRP 过程的所有组成部分建立结构-反应性相关性；（2）开发新的、更有效的、更有选择性的、更便宜的、对环境无害的 ATRP 催化系统；（3）建立 ATRP 制备材料的分子结构与宏观性能之间的关系。
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 任芳;陈晓农;夏宇正;石淑先;焦书科;;聚(甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯)的温度和pH敏感性及其对乳液稳定性的影响[J];高分子学报;2007年09期
本文编号：2875049
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