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超支化聚合物的合成、功能化研究及应用

董旭  
【摘要】:超支化聚合物由于其独特的分子结构和物理化学性质,成为了近年来高分子科学界的研究热点。与传统的线性聚合物相比,超支化聚合物具有大量的末端官能团、良好的溶解性、较低的溶液和熔体粘度等特点。此外,合成超支化聚合物的方法相对简单,可以通过一步法合成。这些特点使得超支化聚合物在聚合物加工、涂料、生物医药、表面修饰等领域具有一定的应用价值。目前,超支化聚合物的研究主要集中在寻找简单实际的合成方法以及探索超支化聚合物的功能化,进而把它的制备推向工业化等方面。本文围绕这两个研究热点展开研究,研究内容如下: 1.采用双金属氰化物络合催化剂(DMC)以三羟乙基异氰脲酸酯(THEIC)为起始剂这种新方法,合成端羟基超支化聚醚多元醇。考察了单体处理情况、反应温度、催化剂浓度、单体的加料比等因素对聚合反应的影响,调节单体环氧丙烷(PO)与单体缩水甘油(Diglycidyl)的加料比例可以合成不同支化度的端羟基超支化聚醚多元醇。结果表明,以DMC为催化剂聚合物产率可达到90%以上,且产物的质量较高,碳核磁谱图分析表明合成的产物为支化度为0.72的一种高度支化聚醚多元醇。 2.将烯丙基缩水甘油醚(AGE)与合成出的超支化聚醚多元醇发生封端反应,合成不饱和超支化聚醚多元醇。不饱和超支化聚醚的合成分为两步进行,探讨了AGE加入量、端羟基超支化聚醚多元醇加入量、催化剂浓度等条件对聚合反应的影响。实验表明,DMC催化活性受AGE与端羟基超支化聚醚多元醇的影响较大。核磁谱图和红外谱图分析,表明双键被成功的引入超支化聚醚中,实现了端羟基超支化聚醚多元醇的改性。 3.在DMC催化剂作用下,对端羟基超支化聚醚多元醇进行改性,分别引入马来酸酐(MA)和邻苯二甲酸酐(PhA),合成一种新型不饱和超支化聚醚酯。适量的MA或PhA的引入可以提高聚合反应速率,缩短聚合反应时间,但实验中PO与PhA的比列不要超过45:1,比例太高,聚合反应时间会变长50min→210min,转化率也会降低95.7%→80.4%。 4.利用缩水甘油带有羟基的结构特点,在不引入多元醇为引发剂的情况下,利用Diglycidyl引发PO开环聚合。通过调节缩水甘油Diglycidyl与PO的加料比例合成不同分子量的端羟基聚醚多元醇,同时引发剂与单体比例(RI/M)的增加促使聚合反应的能力不断增强,PO开环聚合放出大量的热促进Diglycidyl的开环。而且,聚合物的相对分子质量随RI/M的增加而升高。 5.以端羟基超支化聚醚多元醇为交联剂合成硬质聚氨酯泡沫塑料。探讨了催化体系、物料温度等反应条件对发泡反应的影响。结果表明,物料温度的提高能显著缩短发泡所用时间。通过泡沫材料热性能的测试发现,超支化聚醚多元醇的引入有效地提高了聚氨酯泡沫塑料的耐热性。


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