苯基—哌嗪基改性聚硅氧烷的合成与应用研究

发布时间：2017-08-14 04:30

  本文关键词：苯基—哌嗪基改性聚硅氧烷的合成与应用研究

  更多相关文章： 改性聚硅氧烷 哌嗪基 苯基 乳液 碳纤维前驱体上油

【摘要】：自1872年拉登堡首次合成硅氧烷聚合物以来,聚硅氧烷化合物以迅猛的速度发展,其中不乏大量的文献与专利。同时,随着对反应机理的深入了解,种类繁多、功能多样的改性聚硅氧烷被成功合成及应用于众多领域。氨基改性聚硅氧烷以其优异的亲水性、乳化性、反应性和吸附性,成为应用最广泛的改性聚硅氧烷。目前的氨基改性聚硅氧烷大多同时含有伯氨基和仲氨基两个基团。由于氨基(尤其是伯氨基)的存在,极易生成发色团,再加上双氨基的协同作用,极易被氧化。哌嗪环是一个含有两个氮原子的六元环,同氨基一样,哌嗪环能够形成多重氢键,具有良好的亲水性。更重要的是,哌嗪基的六元环骨架上的甲基形成的位阻效应,使哌嗪基团很难被氧化。因此,本文引入哌嗪基,用来解决传统氨基改性聚硅氧烷易氧化问题。如果在疏水链上引入苯基,则可以进一步改善其耐热、耐辐射、耐寒性,基于此种理念,本文合成了苯基-哌嗪基改性聚硅氧烷,并对其乳化及在碳纤维预氧化过程中的应用进行了探究。1.以八甲基环四硅氧烷(D4)、甲基苯基二甲氧基硅烷(MPDS)、γ-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷(PMDS)为原料,以KOH为D4开环的引发剂和缩聚反应的催化剂,四氢呋喃为溶剂,通过开环聚合和平衡缩聚反应,成功合成苯基-哌嗪基改性聚硅氧烷。通过红外光谱、紫外光谱、核磁共振氢谱和超效液相色谱与质谱联用的方法,充分证明了目标产物已经成功合成。在KOH为催化剂的条件下,确定了反应物MPDS与PMDS的最佳投料比为1:5,反应时间为2.5h,反应温度为60℃。为探究其亲水性与耐高温氧化性,进行了接触角实验及热重分析,结果表明,苯基-哌嗪基改性聚硅氧烷具有良好的亲水性和耐高温氧化稳定性。2.以AEO-9为乳化剂,利用转相乳化的方法制备了苯基-哌嗪基改性聚硅氧烷乳液,性能测试结果表明,乳液有着较低的表面张力,纳米级的粒径,较窄的粒径分布及良好耐碱稳定性、耐稀释稳定性、离心稳定性、耐热稳定性、耐电解质稳定性、耐储存稳定性。3.以苯基-哌嗪基改性聚硅氧烷乳液为油剂,应用于碳纤维前驱体上油。扫描电镜结果显示预氧化前后油剂都能在碳纤维原丝表面具有良好的成膜性;以红外光谱对其环化率进行计算,结果表明,苯基-哌嗪基改性聚硅氧烷乳液与进口油剂一样,能够在碳纤维的预氧化过程中能够做出应有的贡献。
【关键词】：改性聚硅氧烷 哌嗪基 苯基 乳液 碳纤维前驱体上油
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O634.41
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 前言9
• 1.2 氨基改性聚硅氧烷9-14
• 1.2.1 氨基改性性聚硅氧烷的分类9-10
• 1.2.2 氨基改性聚硅氧烷的合成方法10-12
• 1.2.4 改性聚硅氧烷的表征手段12-14
• 1.2.5 氨基改性聚硅氧烷的应用14
• 1.3 改性聚硅氧烷乳液的制备14-16
• 1.3.1 乳化原理14-15
• 1.3.2 乳化方法15
• 1.3.3 乳化剂的种类15-16
• 1.4 碳纤维预氧化油剂16-17
• 1.4.1 预氧化过程16
• 1.4.2 油剂的作用16-17
• 1.4.3 油剂的分类17
• 1.4.4 油剂的基本指标17
• 1.5 本课题的提出与实验内容17-19
• 第二章 苯基-哌嗪基改性聚硅氧烷的合成与表征19-38
• 引言19
• 2.1 实验材料及仪器19-20
• 2.2 实验原理20-21
• 2.3 实验过程21
• 2.3.1 HO-MPDS的制备21
• 2.3.2 苯基-哌嗪基改性聚硅氧烷的合成21
• 2.4 产物及中间产物的表征21-28
• 2.4.1 HO-MPDS的表征21-24
• 2.4.2 产物的表征24-28
• 2.5 反应条件对产物的影响28-35
• 2.5.1 苯基与哌嗪基的投料比28-31
• 2.5.2 反应温度31-33
• 2.5.3 反应时间33-35
• 2.6 最佳产物的性能测试35-37
• 2.6.1 产物表观属性35
• 2.6.2 亲水性测试35-36
• 2.6.3 耐高温氧化稳定性的测定36-37
• 2.7 本章小结37-38
• 第三章 苯基-哌嗪基改性聚硅氧烷乳液的制备与性能测定38-44
• 引言38
• 3.1 乳化条件的选择38-39
• 3.1.1 乳化剂种类的选择38
• 3.1.2 乳化剂用量的选择38-39
• 3.1.3 乳化方法的选择39
• 3.2 乳化过程39
• 3.3 乳液的性能测试39-40
• 3.3.1 乳液的基本物化性质测试39-40
• 3.3.2 乳液的稳定性测定40
• 3.4 结果与讨论40-43
• 3.4.1 乳液的基本物化性质测试40-42
• 3.4.2 乳液性能的测定42-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第四章 苯基-哌嗪基改性聚硅氧烷乳液在碳纤维上油中的应用44-50
• 引言44
• 4.1 实验过程44-45
• 4.1.1 实验材料及仪器44
• 4.1.2 碳纤维上油44-45
• 4.1.3 预氧化处理45
• 4.2 性能测试45-46
• 4.2.1 碳纤维原丝含油率测定45-46
• 4.2.2 在碳纤维原丝表面成膜性46
• 4.2.3 相对环化率的测定46
• 4.3 结果分析46-49
• 4.3.1 含油率的测定46-47
• 4.3.2 在碳纤维原丝表面成膜性47-48
• 4.3.3 相对环化率的测定48-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第五章 结论50-51
• 致谢51-52
• 参考文献52-59
• 作者简介59
• 攻读硕士学位期间研究成果59

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 姜志钢,冯圣玉;聚硅氧烷辐射效应研究进展[J];化学进展;2005年06期

2 王彦琳;陈关喜;冯建跃;;气相色谱-质谱法研究低分子量高含氢聚硅氧烷的组成[J];分析化学;2008年08期

3 李景晟,林思聪,芮敏娟,雷雪莲,王大琦,姚素芳,卜木兰,徐马林;电子器件包封用聚硅氧烷树脂的合成[J];高分子通讯;1978年02期

4 于学玉;;氟化聚硅氧烷的应用[J];辽宁化工;1987年03期

5 梁志能;;用于化妆品的聚硅氧烷[J];广州化工;1992年01期

6 ;我国上半年聚硅氧烷进口量大幅增长[J];有机硅材料及应用;1999年05期

7 范召东,谢择民;星形聚硅氧烷的热稳定性研究和结构表征[J];高分子学报;2000年05期

8 付善菊,韩哲文,吴平平;聚硅氧烷热稳定性研究进展[J];高分子通报;2001年01期

9 安秋凤,李临生,陈孔常;氨基改性聚醚型聚硅氧烷的制备及其柔软性能研究[J];功能高分子学报;2001年04期

10 ;中科院化学所制备梯形聚硅氧烷研究取得重要进展[J];有机硅氟资讯;2002年12期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 朱晓丽;张庆思;冯圣玉;孔祥正;;羟丙基封端聚硅氧烷的合成及表征[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年

2 柯清平;何涛;李雪梅;;结晶性聚硅氧烷的制备及性能研究[A];中国化学会第26届学术年会超分子组装与软物质材料分会场论文集[C];2008年

3 孙殿明;杨肇敏;任忠杰;闫寿科;;双极性交替聚硅氧烷作为溶液可加工的深蓝色磷光发光二极管主体材料[A];2013年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题G：光电功能高分子[C];2013年

4 朱庆增;戚桂斌;方竞男;李军星;冯圣玉;韩志超;;聚硅氧烷空心微球的制备与表征[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年

5 赖祖亮;武培怡;;聚硅氧烷界面取向红外光谱表征[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集（上册）[C];2007年

6 孙兴荣;卢海峰;冯圣玉;;含氯甲基聚硅氧烷的合成[A];2013年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题A：高分子合成[C];2013年

7 郑战江;王虎;王彩云;徐利文;;功能性聚硅氧烷应用于绿色合成反应研究[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第28分会：绿色化学[C];2014年

8 张兰英;赵涵;陈小芳;沈志豪;范星河;周其凤;;新型侧链腰接型液晶聚硅氧烷的合成与性能研究[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集（上册）[C];2009年

9 王惠钢;王国栋;陈平;郑小明;;活性空心聚硅氧烷纳米胶囊的制备及在催化中的应用[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集（上册）[C];2006年

10 吴萌;黄淼;高杨文;姚叶锋;陈群;徐敏;;高荧光强度聚硅氧烷材料的合成与机理研究[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集（上册）[C];2009年

中国重要报纸全文数据库 前3条

1 胜华;氟化有机硅树脂涂料[N];科技日报;2005年

2 本报记者 王秀兰;全球聚硅氧烷需求增长强劲[N];中国化工报;2001年

3 李媛;清除尾气的生态漆即将面市[N];中华建筑报;2004年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 梁艳;含傒酐衍生物及羧基的聚硅氧烷的制备、表征及性能研究[D];山东大学;2012年

2 姜绪宝;聚硅氧烷—聚丙烯酸酯—聚氨酯三元复合乳液的制备与表征[D];山东大学;2011年

3 王惠钢;聚硅氧烷纳米胶囊的模板合成、结构功能化及其在催化中的应用[D];浙江大学;2004年

4 蒋红梅;聚硅氧烷/聚氨酯嵌段共聚物的制备、结构与性能及动力学研究[D];上海交通大学;2007年

5 孙晓杰;离子液体聚硅氧烷固定相的合成及气相色谱性能研究[D];武汉大学;2011年

6 郝丽芬;纤维织物基有机（氟）硅超疏水表面的制备与性能研究[D];陕西科技大学;2013年

7 罗振寰;有机硅改性聚氨酯涂层聚合物的合成及其表面性能[D];浙江大学;2010年

8 李皓;耐高温聚硅氧烷增容剂的制备及其在PC/ABS合金中的应用[D];华南理工大学;2014年

9 李维虎;基于PEO-b-PDMS-b-PEO与FPEO-b-PDMS-b-FPEO水性聚氨酯合成、表征及性能研究[D];中国科学技术大学;2009年

10 于永明;羟烷基聚硅氧烷热降解反应动力学的理论研究[D];山东大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王彦琳;聚硅氧烷的合成与分析研究[D];浙江大学;2008年

2 吴春勇;索烃状与大环状聚硅氧烷高化学选择性合成研究[D];杭州师范大学;2016年

3 于明东;环保自清洁型硬质保护涂层的制备与研究[D];青岛科技大学;2016年

4 王欢;两种含氟四苯基苯基接枝聚硅氧烷固定相的制备及其色谱性能研究[D];山东大学;2016年

5 董鑫怡;聚硅氧烷@聚酰亚胺核壳微球增韧氰酸酯树脂的研究[D];苏州大学;2016年

6 李同国;苯基—哌嗪基改性聚硅氧烷的合成与应用研究[D];长春工业大学;2016年

7 贺新新;含氰基和氟原子的多苯基苯基聚硅氧烷的合成及其色谱性能的研究[D];山东大学;2016年

8 李美莹;聚芳酯—聚硅氧烷嵌段共聚物的合成及其低温增韧聚碳酸酯[D];华南理工大学;2016年

9 姚洪涛;聚醚改性聚硅氧烷的合成及其性能研究[D];东南大学;2016年

10 贾中锋;乙酰氧乙基聚硅氧烷的合成、性能与降解动力学[D];山东大学;2008年

，

本文编号：670794