基于阳离子光聚合体系的电聚合研究
发布时间：2017-09-29 04:17
本文关键词：基于阳离子光聚合体系的电聚合研究
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【摘要】：阳离子光聚合技术由于具有快速、经济、环保、无氧阻聚、体积收缩小、与基材附着力高等优点广泛地应用于涂料、油墨、粘合剂、光致刻蚀、电子集成电路等领域。对于以锍摀盐、碘摀盐为引发剂,乙烯基醚类及环氧类单体的阳离子光聚合体系,在紫外光照射下,碘摀盐与锍摀盐被还原生成自由基及强路易斯酸,从而引发乙烯基醚及环氧类单体的聚合。而电还原是我们常见的一种还原方法。因此,在一定电压下还原碘摀盐、锍摀盐生成活性中心,从而引发单体的聚合反应成为可能。而目前却鲜有关于基于阳离子光聚合体系的电聚合研究的报道。目前绝大多数电聚合体系中都包含电极、单体、电解质溶液、溶剂等部分,虽然目前提出了几种电聚合的机理,但是在业界一直存在着争论,没有得到统一,原因之一就是电解质溶液及溶剂的存在增加了对机理研究的复杂性。因此寻求一个没有电解质溶液及溶剂的电聚合体系并研究其反应机理具有重大的意义。本课题在一定电压下引发了只含有少量引发剂及单体的无溶剂及无电解质溶液的阳离子光聚合体系的聚合。对于这种既能光聚合又能电聚合的体系,本课题系统地对比分析了两种聚合反应的动力学行为。对电引发的阳离子型单体(主要为乙烯基醚类及环氧类单体)聚合反应过程进行分析研究,且提出相应的反应机理,并在此基础上寻求了电聚合的最优条件,为实际的工业应用提供理论基础。并对无溶剂的阳离子电聚合体系的引发剂进行了拓展,发现含有非亲核型阴离子的物质都能够作为阳离子电聚合的引发剂。此外,对阳离子电聚合进行了初步的应用,利用电聚合在不锈钢管道上成功地制备了环氧涂层,并对涂层的性能进行了初步评价。本课题的主要研究内容在于：第一,对现有的实时红外技术进行了改进,采用可透近红外的ITO导电玻璃为阳极和阴极电极材料,使得利用实时傅里叶变换近红外技术监测电聚合反应动力学成为可能。相较于称重、GC、NMR等操作相对繁杂且耗时的方法,实时傅里叶变化近红外技术的高效实用性对电聚合反应动力学的研究具有重大意义。第二,利用实时傅里叶变换近红外技术监测了以碘摀盐、毓摀盐为引发剂,乙烯基醚及环氧类单体体系的光引发及电聚合反应动力学。系统地对比研究了不同光强/电压大小、不同引发剂浓度、不同水含量、不同KOH含量对光引发及电聚合反应的影响。并研究了两种不同引发方式聚合反应的后固化行为。结果显示以碘摀盐、毓摀盐为引发剂,乙烯基醚及环氧类单体体系的电聚合也遵循着阳离子聚合反应历程。第三,对乙烯基醚及环氧类单体电聚合体系的引发剂进行了拓展,发现含有非亲核型阴离子的物质都可以作为乙烯基醚及环氧类单体电聚合的引发剂。本课题采用具有简单阳离子部分(K+)的六氟锑酸钾为引发剂,成功地引发了乙烯基醚及环氧类单体的电聚合反应。采用实时傅里叶变换近红外技术系统地分析了不同电压大小、不同KOH含量、不同单体等对电聚合反应动力学的影响。分析了电聚合反应的后固化行为,且对电聚合产物的热性能进行了分析。此外,对以六氟锑酸钾为引发剂,乙烯基醚为单体的电聚合反应机理进行了推理研究,对前人的机理进行了完善。第四,由于含有非亲核型阴离子的钾盐(六氟锑酸钾)在乙烯基醚及环氧类单体中的溶解性较差,所以进一步对乙烯基醚及环氧类单体电聚合体系的引发剂进行了拓展。采用含有非亲核型阴离子且溶解性能优异的室温离子液体(BMIMBF4)作为电聚合的引发剂,成功地引发了乙烯基醚及环氧类单体的电聚合反应,且对电聚合反应机理进行了相应地推理研究。采用实时傅里叶变换近红外技术监测了电聚合反应的动力学行为,结果显示具有更好导电性及溶解性的BMIMBF4比同条件下的KBF4具有更高的引发效率。此外,室温离子液体BMIMBF4对乙烯基醚及环氧类单体电聚合的成功引发,这一事实要求人们在研究以室温离子液体为溶剂的电聚合反应时,必须考虑含有非亲核型阴离子的室温离子液体的引发效应。第五,对以上研究的电聚合反应进行了初步地应用。采用电聚合方法成功地在导电金属管道上制备了环氧涂层。为了测试的方便,我们用不锈钢亚光板取代金属管道,利用电聚合方法在不锈钢亚光板上制备了环氧涂层。并参照国标对涂层的性能做了相应地测试。结果显示,电聚合所得涂层较为均匀,且可以通过控制电压大小及反应时间从而调节涂层厚度,而且所得涂层具有较好的附着力(划格试验为1级)、硬度(铅笔硬度为3H)、耐酸碱及耐盐水性
【关键词】：阳离子光聚合 阳离子电聚合 实时傅里叶变换近红外 动力学 电聚合涂层
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O631.5
【目录】：
- 学位论文数据集3-4
- 摘要4-8
- Abstract8-19
- 符号说明19-20
- 第一章 绪论20-54
- 1.1 阳离子光聚合体系20-24
- 1.1.1 阳离子光引发剂20-22
- 1.1.2 阳离子光聚合单体与树脂22-24
- 1.1.3 阳离子光聚合的主要应用24
- 1.2 电化学聚合概述24
- 1.3 电化学聚合基本原理24-25
- 1.4 电化学聚合常用方法25-26
- 1.5 电化学聚合常用电极材料26-29
- 1.5.1 碳材料电极材料26
- 1.5.2 导电高分子修饰电极材料26-28
- 1.5.3 金属及金属氧化物电极材料28-29
- 1.6 电化学聚合常用单体29-30
- 1.7 电化学聚合机理30-34
- 1.7.1 电引发自由基聚合机理30-32
- 1.7.2 电引发阳离子聚合机理32-33
- 1.7.3 电引发阴离子聚合机理33-34
- 1.8 电化学聚合主要应用34-36
- 1.9 聚合反应动力学的表征方法36-40
- 1.9.1 称重法36
- 1.9.2 GC法36-37
- 1.9.3 NMR法37
- 1.9.4 膨胀计法37-38
- 1.9.5 GPC法38-39
- 1.9.6 DSC法39
- 1.9.7 FT-IR法39-40
- 1.10 聚合反应动力学实时表征方法40-41
- 1.10.1 Photo-DSC法40
- 1.10.2 实时傅里叶变换红外法40-41
- 1.11 论文选题的立论、目的及意义41-44
- 参考文献44-54
- 第二章 乙烯基醚类单体的光引发与电引发聚合研究54-90
- 2.1 前言54-55
- 2.2 实验部分55-60
- 2.2.1 药品及仪器55-57
- 2.2.2 实验过程57
- 2.2.3 仪器及测试方法57-60
- 2.3 结果与讨论60-84
- 2.3.1 电聚合的实时温度监控60-63
- 2.3.2 乙烯基醚类单体光引发聚合与电聚合动力学比较研究63-83
- 2.3.3 乙烯基醚电聚合机理推测83-84
- 2.4 结论84-86
- 参考文献86-90
- 第三章 六氟锑酸钾作为引发剂的电引发阳离子聚合90-108
- 3.1 前言90-91
- 3.2 实验部分91-95
- 3.2.1 药品及仪器91-93
- 3.2.2 仪器及测试方法93-95
- 3.3 结果与讨论95-104
- 3.3.1 ATR-FT-IR95-96
- 3.3.2 电聚合动力学研究96-104
- 3.4 结论104-106
- 参考文献106-108
- 第四章 乙烯基醚类单体在以室温离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(BMIMBF_4)作为引发剂时的电聚合108-126
- 4.1 前言108-109
- 4.2 实验部分109-112
- 4.2.1 药品及仪器110-111
- 4.2.2 仪器及测试方法111-112
- 4.3 结果与讨论112-120
- 4.3.1 电聚合动力学研究112-120
- 4.4 结论120-122
- 参考文献122-126
- 第五章 电聚合法制备金属管道防腐涂层126-138
- 5.1 前言126-128
- 5.2 实验部分128-131
- 5.2.1 药品及仪器128-130
- 5.2.2 实验步骤及测试表征130-131
- 5.3 结果与讨论131-135
- 5.3.1 涂层厚度测量131-133
- 5.3.2 漆膜的划格试验133
- 5.3.3 铅笔硬度测试133
- 5.3.4 水接触角测量仪133-134
- 5.3.5 涂层耐液体介质的测定134
- 5.3.6 热性能分析134-135
- 5.4 结论135-136
- 参考文献136-138
- 第六章 结论138-140
- 致谢140-142
- 研究成果及论文情况142-144
- 作者简介144-146
- 导师简介146-147
- 北京化工大学q卟┦垦芯可宦畚拇鸨缥被峋鲆槭，
本文编号：939920
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