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随着可持续发展战略在全球范围内的进一步推广,来自石油化工,对人类和环境能够造成危害的材料在应用上逐渐受到限制,“环境亲合”和“绿色环保”材料将成为现代材料与化工领域发展的主导方向。
本课题以天然油脂加工产物-C<,3>6二聚脂肪酸为主要原料,研究了二聚脂肪酸与丙二醇缩聚反应的理论问题,、二聚脂肪酸/丙二醇聚酯材料的合成及合成物应用性能。研究结果如下:
第一,为了获得较高分子量的聚合物,实验选用对甲苯磺酸为催化剂,采用反应前期充氮气保护,反应后期抽真空排除水分的方法防止逆反应。优化的反应条件为:反应物二聚酸与丙二醇物质的量配比为1/1.1,反应温度为160℃,催化剂用量为反应物质量的0.5%,反应时间8 h。在上述条件下,反应进行8 h后,分子量增加缓慢,反应时间的延长有利于分子量的增加,但也会使副反应增加。
第二,研究了二聚脂肪酸和丙二醇缩聚反应的动力学问题。基于单体和聚合物端基等活性假设,对二聚脂肪酸与丙二醇缩聚反应体系进行了分析和简化,实验利用了遗传算法估算了动力学模型参数。实验证明,所得动力学模型能够在不同反应温度、不同反应程度下,模拟反应产物的酸值和分子量趋势,对酯化缩聚反应的预测具有重要的意义。
第三,以二聚脂肪酸为原料,制备了二聚脂肪酸基不饱和聚酯,固化后得到二聚脂肪酸基聚酯树脂材料,研究了二聚脂肪酸基聚酯树脂的制备和性能。通过实验,获得了力学性能、耐水、耐燃性能都较好的DFA-PG不饱和聚酯材料的制备配方为:二聚酸、苯乙烯和顺丁烯二酸酐配比为n(DFA)/n(PE)/n(cBA)为2/2/1,填料加入量为100%(质量比)。加入20%(质量比)改性物后,其力学性能有了明显的提高。树脂材料热分析实验结果表明,制备的二聚脂肪酸基聚酯树脂有较好的热稳定性,分解温度高于350℃,510℃左右全部热分解,失重率约45%。改性物的加入使二聚酸基聚酯树脂热分解温度提高,热稳定性增加。