基于聚合物的低共熔溶剂性质测定及其应用研究

发布时间：2020-11-11 06:58

　　 低共熔溶剂(DES)中的聚合物合成与加工正在吸引越来越多的研究关注。由于大多数聚合物在DES中溶解度很低甚至不溶,因此寻找良好互溶的聚合物-DES配对或基于聚合物的低共熔溶剂体系具有重要意义。经过大量筛选,本论文研究首次发现PEG/ZnCl_2/EG、Boltorn/PEG和PEI/EG等三个具有良好互溶度的聚合物-DES体系或基于聚合物的DES体系。通过对上述体系的热力学及动力学性质的测定与相关测试探究了各个体系内的分子间相互作用。研究表明:对这三个体系,温度升高导致密度和粘度降低而电导率增加,这是由分子热运动的增强和氢键的弱化导致的。(1)PEG/ZnCl_2/EG:ZnCl_2/EG摩尔比增加,密度和粘度增加而电导率降低。随着PEG分子量的增加,粘度和表面张力增加,而密度和电导率呈下降-增加和增加-减少的趋势。电导率和粘度对PEG浓度的敏感性分析表明,在低温下[ZnCl(EG)]~+比[ZnCl(EG)_2]~+缔合能力更强,后者在高温下变得更强。聚合物链“末端”效应和聚合物链缠结效应对抗氢键竞争结果决定了随着PEG分子量增加溶液的密度“降低-增加”和电导率“增加-减少”的结果。随着ZnCl_2与EG的摩尔比增加,E_η和E_κ增加,V_0在0.61-0.66cm~3/g范围内并且随PEG浓度增加。(2)Boltorn/PEG:Boltorn在PEG中的溶解度随温度增加。(1)PEG相同时,溶解度H20﹤H30﹤H40;(2)Boltorn相同时,Boltorn在PEG中的溶解度随PEG分子量增加而降低。Boltorn/PEG分子间氢键强度随Boltorn浓度增加。此外,Boltorn在PEG200中粒径大小是H20H30H40,但温度高于323.15K时,H40对温度的敏感造成粒径较大。对H40/PEG200随着H40的增加,b_ρ减小、E_η和E_κ活化能增加。Boltorn/PEG的V_0在0.86-0.89cm~3/g的范围内且V_0随H40浓度而增加。(3)PEI/EG:支化PEI和EG任意比互溶,而线性PEI溶解度很低,PEI浓度增加造成氢键增强使紫外吸收峰发生偏移。PEI在EG中的粒径随温度增加且PEI在EG、水和乙醇中的粒径是乙醇水乙二醇。浓度相同时,PEI分子量的增加引起密度、粘度和电导率的降低。由关联得到的b_ρ、E_η、E_κ和V_0的值分别在0.88-2.85E-04kg/m~3/K、23.82-48.82、1.72-11.66kJ/mol和0.88-0.98cm~3/g的范围内。PEI/EG是一种新型绿色的CO_2吸收剂,在常温常压下吸收CO_2高达1.31mol/kg,研究结果表明低的密度、粘度和表面张力有利于CO_2吸收。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ413
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 低共熔溶剂
    1.2 低共熔溶剂的研究现状及应用
        1.2.1 低共熔溶剂的研究现状
        1.2.2 低共熔溶剂的应用
    1.3 高分子聚合物
        1.3.1 高聚物的溶解机理
        1.3.2 聚乙二醇简介
        1.3.3 聚乙烯亚胺
        1.3.4 超支化聚酯（Boltorn）
    1.4 DES性质的表征
        1.4.1 DES与高聚物-DES体系的相行为
        1.4.2 密度、粘度、导电性和表面张力
        1.4.3 孔洞理论
    1.5 本论文研究
        1.5.1 本论文研究目的与意义
        1.5.2 研究内容
第二章 PEG/ZnCl2/EG溶液的密度、表观粘度、电导率、表面张力和分子间相互作用
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂和实验设备
        2.2.2 实验过程
        2.2.3 DSC测试
        2.2.4 FT-IR测试
2/EG溶液溶液的热力学和动力学性质'>        2.2.5 PEG/ZnCl₂/EG溶液溶液的热力学和动力学性质
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 聚乙二醇溶解度
        2.3.2 DSC测试
        2.3.3 FTIR测试
        2.3.4 密度、表观粘度、电导率和表面张力
    2.4 相关性
        2.4.1 密度、粘度和电导率与温度的相关性
        2.4.2 粘度与密度的关联
    2.5 本章小结
第三章 Boltorn/PEG溶液的密度、表观粘度、电导率、表面张力和分子间相互作用
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂和仪器设备
        3.2.2 实验过程
        3.2.3 DSC测试
        3.2.4 FT-IR测试
        3.2.5 UV测试
        3.2.6 粒度测试
        3.2.7 Boltorn/PEG溶液的热力学和动力学性质
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 溶解度测试
        3.3.2 DSC测试
        3.3.3 FT-IR测试
        3.3.4 UV测试
        3.3.5 粒度测试
        3.3.6 热力学及动力学
        3.3.7 数据关联
    3.4 本章小结
第四章 PEI/EG溶液密度、粘度、电导率以及分子间相互作用及应用的研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂和实验设备
        4.2.2 PEI/EG溶液的制备
        4.2.3 DSC测试
        4.2.4 FT-IR测试
        4.2.5 UV测试
        4.2.6 粒度测试
        4.2.7 PEI/EG溶液的热力学和动力学性质
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 DSC测试
        4.3.2 UV测试
        4.3.3 FT-IR测试
        4.3.4 粒度测试
        4.3.5 互溶度、密度、表观粘度、电导率
    4.4 相关性
        4.4.1 密度、粘度和电导率与温度的相关性
        4.4.2 密度与粘度的关联
    4.5 PEI/EG溶液在吸收二氧化碳方面的应用
        4.5.1 配制PEI/EG溶液
2的溶解度'>        4.5.2 测定PEI/EG低共熔溶剂对 CO₂的溶解度
        4.5.3 二氧化碳在PEI/EG溶液中的溶解度
        4.5.4 二氧化碳吸收效果对比
    4.6 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
附录
攻读硕士学位期间学术活动及发表论文情况

【参考文献】

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本文编号：2878894