基于油脂/松脂的全生物质乙烯基酯树脂单体的合成及表征开题报告

 2021-08-08 14:20:25

1. 研究目的与意义

随着世界范围内的能源紧缺和环境污染的问题日益严重,可再生的生物质资源的开发和利用变得尤为紧迫。基于植物油脂的全生物质乙烯基酯树脂的应用基础研究,从资源选择、材料性能和生产成本三个方面来讲,都具有重要的科学意义。

首先,基于油脂的全生物质乙烯基酯树脂单体的合成,从资源选择上,不再选用石油化工原料双酚a,而是选择可再生的植物油脂为基体原料,这些生物质的聚合物新单体的合成研究,这不仅保证了原料的可再生和可持续发展性,也缓解了能源资源危机,还能增加从事农业和林业的农民就业,提高农民收入。

其次,从高分子科学的基本原理分析,基于油脂的全生物质乙烯基酯树脂,不仅不会导致乙烯基酯树脂性能的降低,而且能够有助于改善现有双酚a环氧丙烯酸酯类的乙烯基酯树脂的缺点,有望获得具有良好耐候性、高韧性和低挥发性的环保材料。

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2. 国内外研究现状分析

植物油脂在乙烯基聚合物领域的研究目前是一热点,国内外许多学者在此领域都做了大量工作。植物油脂中一般含有90%以上的不饱和脂肪酸。

最古老的油脂改性就涉及到干性油或者半干性油与乙烯基单体如苯乙烯、α-甲基苯乙烯和环戊二烯的共聚。亚麻籽油、桐油、大豆油、葵花籽油和去氢蓖麻油等都广泛用于苯乙烯-油脂共聚产品中。Hewitt和Armitage在研究苯乙烯和具有共轭双键以及非共轭双键的油脂的反应时,还提出了两种不同的反应机理。热固性的油脂基聚合物还能通过低饱和度以及共轭低饱和度的大豆油与二乙烯基苯共聚得到,其中的共聚物二乙烯基苯能赋予共聚物较高的模量大分子引发剂也被用来引发苯乙烯和油脂之间的聚合反应。具体方法是,将油脂水解为二甘油脂,其中一个羟基与含偶氮二元酰氯化合物进行缩合,作为大分子引发剂投入苯乙烯进行热引发自由基聚合。油脂制备乙烯基酯树脂最有用的方法还是将乙烯基单体直接接枝在油脂分子上,代表性的有以下几种方法。一种是用丙烯酸与油脂进行酯交换,将丙烯酸置换到油脂分子中,与苯乙烯进行共聚利用双键改性,将溴化氢与油脂中的双键加成,生成羟基和溴取代基,羟基再与丙烯酰氯反应接上乙烯基。当然,使用蓖麻油与丙烯酰氯反应是一种更加直接的方法。还有一种方便快捷的方法就是用环氧化油脂与乙烯基单体化合物进行加成反应,再与苯乙烯进行共聚。Wool课题研究了环氧大豆油与丙烯酸、马来酸酐的开环加成物与苯乙烯的共聚,发现最终共聚物脆性很大,于是他们采用了加入液体橡胶、增塑剂和无机纳米填料的方式去增韧这类聚合物。

3. 研究的基本内容与计划

内容:本研究采用油脂基多元脂肪酸与丙烯酸缩水甘油酯进行环氧开环酯化反应,制得了含脂肪环结构的油脂基不饱和树脂并研究不同催化剂种类及其含量对产物酯化率和体系粘度的影响,同时研究了反应温度和反应时间对产物酯化率和体系粘度的影响。并采用FTIR,NMR,GPC等表征手段对其分子结构进行分析研究,制备了反应产物与苯乙烯的复合材料,并对其综合性能的进行详细分析。

4. 研究创新点

特点:

本研究这是一个全生物质高分子材料的设想,不同结构的天然产物经过简单改性,由于结构的优势互补而形成一种高性能的材料,所用原料质量的80-90%都来自农业和林业生物质资源,也是一个为摆脱化石资源,高效利用可再生资源的努力和尝试。

创新:

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