动态共价交联香草醛基热固性树脂制备及其降解性能研究
发布时间：2021-07-11 10:22
传统热固性材料由于其稳定的交联网络结构被广泛应用于日常生活中的各个领域,但是其难降解回收而且不可再加工造成了资源的浪费与环境的污染。木质素作为第二大可大量再生资源,在制备热固性材料中已显示出广泛的应用前景。然而由于其溶解性差和分子结构的不均一性导致可用于制备木质素基热固性树脂的原料种类单一、树脂交联结构复杂且难以控制。而香草醛作为木质素降解后所得生物质单体,其同时含有醛基和酚羟基,具有极强的结构可调控性,便于热固性树脂的结构设计。与此同时,动态共价键可以将经典共价键的稳定性与非共价键的可逆性结合起来,以此来解决传统热固性材料所面临的困境,因此本文将动态共价键引入到香草醛基热固性材料中,实现其回收再利用,同时不会造成环境污染,实现可持续发展的要求。动态共价键的引入,还可赋予高分子材料自愈合、可热塑加工、可降解回收等特性。本文将动态亚胺键引入到聚席夫碱树脂以及环氧树脂中,赋予了其可降解回收以及可热塑加工的性能,同时对制备基于动态烯胺键的环氧树脂做了探索研究。主要内容分为以下几个方面:（1）以香草醛为原料制备含有双醛基的香草二醛新单体,采用二乙烯三胺、三（2-氨基乙基）胺交联制备了一种香草醛...
【文章来源】：武汉纺织大学湖北省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
硫相关的动态共价化学
1绪论5图1.2a）通过二酰肼和二醛的缩合合成聚丙烯酰基二酮。b）聚丙烯酰凝胶的合成[33]c）动态聚亚胺网络的合成和用于过渡的模型反应[34]Fig1.2a)Synthesisofpolyacylhydrazonedynamersviacondensationofdihydrazidesanddialdehydes.b)Synthesisofpolyacylhydrazonegel.[33]c)Synthesisofdynamicpolyiminenetworkandmodelreactionfortransimination.[34]近年来，基于亚胺和酰肼键的具有自修复能力的动态水凝胶被用于生物领域[36]。例如，由含壳聚糖的席夫碱[37]制成的水凝胶，在pH、氨基酸和维生素B6衍生物等多种生化刺激下，可在席夫碱键与残余醛和胺基官能团之间发生动态交换反应。通过裂纹的闭合和弹性模量快速恢复的定量流变分析，证明了其自愈能力。通过与铁氧体（188）的进一步结合，甚至可以由外部磁场驱动实现自愈。除凝胶外，张等人还报道了由水和热途径来实现热固性树脂的可再加工性[38]。采用多元胺和二醛单体合成了交联的聚席夫碱结构，由热可以引发亚胺动态共价键的异位交换反应和复分解反应，从而实现该交联网络重排。除此之外，亚胺在水驱动的环境下，提高了水解的敏感性，而且发现其在水中的应力松弛性能与在128°C下的干燥状态相当。这可能归因于亚胺水解的结果，即游离胺的作用。目前由水引发的亚胺交换确切机制仍然不明确，因为其他因素（例如水的增塑作用）也可能起重要作用。总的来说，所制备的聚合物可以在室温下通过用水或加热的方式进行多个后处理循环，而不会降低其机械性能。1.2.3烯胺键WimDenissen等报道了基于乙烯基氨基甲酸酯的氨基转移反应的无催化剂树脂的合成。利用胺与间氨基甲酸酯的交换反应，在无催化剂条件下制备了既具有传统共价键
?蘼鄱杂诘头肿恿炕?衔锘故歉叻肿咏涣??纾??和碱的引入均可以调控交换反应的反应速率，路易斯酸的添加可显著提高动态交联网络的交换速率，但强碱性介质对交换速率有较强的抑制作用，因此可以通过酸和碱的加速（催化）或减慢（抑制）来调节这些交换动力学[40]。除此之外，为了在高玻璃化温度的材料中实现非常快速的交换反应，WimDenissen将动力学研究扩展到了烯胺酯-脲和烯胺酯-酰胺部分。结果表明尽管其具有相似的化学特性，但脲却比先前研究的氨基甲酸酯显示出更快的内在交换动力学，并因此具有更高的温度依赖性[41]。图1.3（a）通过自发的缩合反应使胺与乙酰酰胺单体缩合而形成乙烯基脲（b）通过以0.95∶0.40∶0.40的比例混合乙酰乙酰胺（5、6或7）：三胺8∶二胺9制备的三种不同的Vurea网络[41]。Fig1.3(a)Vinylogousureaformationbycondensationofanaminewithacetoamidemonomersthroughaspontaneouscondensationreaction.(b)ThreedifferentVureanetworkspreparedbymixingacetoacetamide(5,6,or7):triamine8:diamine9inaratioof0.95:0.40:0.40[41].JacobJ.Lessard等使用甲基丙烯酸单体和三官能胺制备了甲基丙烯酸（MMA）和（2-乙酰乙酰氧基）甲基丙烯酸乙酯（AAEMA）的共聚物，这是由一种廉价的可商购的含有反应性β-二酮单体，与三（2-氨基乙基）胺的缩合反应制备网络聚合物。固化后的聚合物表现出vitrimers的特征，并在多达六个再处理循环中表现出与原始聚合物相当的性能[42]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]动态共价键高分子材料的研究进展[J]. 陈兴幸,钟倩云,王淑娟,吴宥伸,谭继东,雷恒鑫,黄绍永,张彦峰. 高分子学报. 2019(05)
博士论文
[1]动态共价键在高分子材料中的应用研究[D]. 韦承莎.中国科学技术大学 2015
[2]利用动态共价键构筑刺激响应性凝胶[D]. 周黎鹏.吉林大学 2013
本文编号：3277907
【文章来源】：武汉纺织大学湖北省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
硫相关的动态共价化学
1绪论5图1.2a）通过二酰肼和二醛的缩合合成聚丙烯酰基二酮。b）聚丙烯酰凝胶的合成[33]c）动态聚亚胺网络的合成和用于过渡的模型反应[34]Fig1.2a)Synthesisofpolyacylhydrazonedynamersviacondensationofdihydrazidesanddialdehydes.b)Synthesisofpolyacylhydrazonegel.[33]c)Synthesisofdynamicpolyiminenetworkandmodelreactionfortransimination.[34]近年来，基于亚胺和酰肼键的具有自修复能力的动态水凝胶被用于生物领域[36]。例如，由含壳聚糖的席夫碱[37]制成的水凝胶，在pH、氨基酸和维生素B6衍生物等多种生化刺激下，可在席夫碱键与残余醛和胺基官能团之间发生动态交换反应。通过裂纹的闭合和弹性模量快速恢复的定量流变分析，证明了其自愈能力。通过与铁氧体（188）的进一步结合，甚至可以由外部磁场驱动实现自愈。除凝胶外，张等人还报道了由水和热途径来实现热固性树脂的可再加工性[38]。采用多元胺和二醛单体合成了交联的聚席夫碱结构，由热可以引发亚胺动态共价键的异位交换反应和复分解反应，从而实现该交联网络重排。除此之外，亚胺在水驱动的环境下，提高了水解的敏感性，而且发现其在水中的应力松弛性能与在128°C下的干燥状态相当。这可能归因于亚胺水解的结果，即游离胺的作用。目前由水引发的亚胺交换确切机制仍然不明确，因为其他因素（例如水的增塑作用）也可能起重要作用。总的来说，所制备的聚合物可以在室温下通过用水或加热的方式进行多个后处理循环，而不会降低其机械性能。1.2.3烯胺键WimDenissen等报道了基于乙烯基氨基甲酸酯的氨基转移反应的无催化剂树脂的合成。利用胺与间氨基甲酸酯的交换反应，在无催化剂条件下制备了既具有传统共价键
?蘼鄱杂诘头肿恿炕?衔锘故歉叻肿咏涣??纾??和碱的引入均可以调控交换反应的反应速率，路易斯酸的添加可显著提高动态交联网络的交换速率，但强碱性介质对交换速率有较强的抑制作用，因此可以通过酸和碱的加速（催化）或减慢（抑制）来调节这些交换动力学[40]。除此之外，为了在高玻璃化温度的材料中实现非常快速的交换反应，WimDenissen将动力学研究扩展到了烯胺酯-脲和烯胺酯-酰胺部分。结果表明尽管其具有相似的化学特性，但脲却比先前研究的氨基甲酸酯显示出更快的内在交换动力学，并因此具有更高的温度依赖性[41]。图1.3（a）通过自发的缩合反应使胺与乙酰酰胺单体缩合而形成乙烯基脲（b）通过以0.95∶0.40∶0.40的比例混合乙酰乙酰胺（5、6或7）：三胺8∶二胺9制备的三种不同的Vurea网络[41]。Fig1.3(a)Vinylogousureaformationbycondensationofanaminewithacetoamidemonomersthroughaspontaneouscondensationreaction.(b)ThreedifferentVureanetworkspreparedbymixingacetoacetamide(5,6,or7):triamine8:diamine9inaratioof0.95:0.40:0.40[41].JacobJ.Lessard等使用甲基丙烯酸单体和三官能胺制备了甲基丙烯酸（MMA）和（2-乙酰乙酰氧基）甲基丙烯酸乙酯（AAEMA）的共聚物，这是由一种廉价的可商购的含有反应性β-二酮单体，与三（2-氨基乙基）胺的缩合反应制备网络聚合物。固化后的聚合物表现出vitrimers的特征，并在多达六个再处理循环中表现出与原始聚合物相当的性能[42]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]动态共价键高分子材料的研究进展[J]. 陈兴幸,钟倩云,王淑娟,吴宥伸,谭继东,雷恒鑫,黄绍永,张彦峰. 高分子学报. 2019(05)
博士论文
[1]动态共价键在高分子材料中的应用研究[D]. 韦承莎.中国科学技术大学 2015
[2]利用动态共价键构筑刺激响应性凝胶[D]. 周黎鹏.吉林大学 2013
本文编号：3277907
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3277907.html
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