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1、 2005. 5大豆油基不饱和聚酯泡沫塑料的制备的 初步研究答辩人：胡静导 师：容敏智教授章明秋教授吴素平博士生中山大学第五届创新基金答辩论文论文题目2005. 5中山大学第五届创新基金答辩论文主要内容 用丙烯酸与环氧大豆油(ESO)反应制备丙烯 酸酯化环氧大豆油(AESO) 制备丙烯酸酯化环氧大豆油(AESO)为基体 的不饱和聚酯泡沫塑料课题背景 可生物降解天然复合材 料 大豆油多醇大豆油多醇( (HESO)HESO)可可 制成硬质聚氨酯泡沫塑制成硬质聚氨酯泡沫塑 料料( (本课题组本课题组) ) AESOAESO的制备和聚合的制备和聚合 ( (DelawareDelaware大学大学) )
2、2005. 5中山大学第五届创新基金答辩论文ESO改性方案HCL, HBr ， CH3OHESOESOHESOHESO丙烯酸马来酸酐MA-ESOMA-ESOAESOAESO实验设计制备AESO 环氧大豆油(ESO) 环氧大豆油(ESO)改性成丙烯酸酯化环氧大豆油 (AESO) 以文献的方法为基础， 尝试改变催化剂, 反应温度做相应结构表征 (如核磁共振, 红外, 酸值滴定, GPC )得出最佳方案2005. 5中山大学第五届创新基金答辩论文实验设计制备泡沫塑料观察AESO 的聚合2005. 5中山大学第五届创新基金答辩论文AESO发泡 用不同的引发剂及配比 不同温度 不同交联单体 发泡剂, 用
3、不同的引发剂, 交 联单体发泡, 制样 测试泡沫塑料性能 分析结果, 建立泡沫塑料与 各影响因素的关系得到较统一的 聚合方法AESO分子结构图第一部分 AESO制备部分-反应机理2005. 5中山大学第五届创新基金答辩论文丙烯酸与环氧基的亲核取代反应 碱催化机理AESO制备部分-实验方法反应应部分测试测试 部分在反应应的0.5h、1h、2h、4h、6h、8h 和11h时时取样样,提纯纯,测测1HNMR分析, FTIR分析, 酸值值滴定, 和凝胶渗透色谱谱分析 GPC.反应配比表物质质 量 /g ESO100丙烯酸21催化剂: N,N-二甲 基苄胺 三乙烯二 胺 (DABCO)0.2对苯二酚0.
4、32005. 5中山大学第五届创新基金答辩论文催化剂剂温度/ 三乙烯烯二胺 (DABCO)95 (文献方法)三乙烯烯二胺 (DABCO)120N,N-二甲基苄苄胺120AESO制备部分-结果讨论ESO的1HNMR谱图图AESO制备部分-结果讨论现象 环氧基(6)2个 H原子的吸收 峰(2.8- 3.2ppm)逐渐 变小， 丙烯酸脂基 上的不饱和 碳原子(5)上 三个H原子的 吸收峰(5.8- 6.6ppm) 逐渐 变大， 醚基碳原子 上的H原子的 吸收峰(约 4.5ppm处)也 逐渐变大。 用N,N-二甲基苄胺作催化剂,并在120油浴中反应8小时制得的 AESO的1HNMR图 我们对用N,N-
5、二 甲基苄胺作催化 剂, 120油浴的 系列反应做了各 反应时间的核磁 测试, 也对其他系列做 了测试, 得到的右图的结 果AESO制备部分-结果讨论制备AESO的过程中丙烯酸酯基和环氧基的转化情况 epoxiesacrylatesN,N-二甲基苄胺, 120DABCO, 120DABCO, 95图图1 用N,N-二甲基苄苄胺作催化剂剂在120油 浴中制备备AESO的酸值变值变 化曲线线 图图2 用DABCO作催化剂剂在120油浴中制 备备AESO的酸值变值变 化曲线线 AESO制备部分-结果讨论酸值滴定AESO制备部分-结果讨论(1) N,N-二甲基苄胺,120,8h, AESO的IR图 (
6、2) DABCO,95,11h, AESO的IR图 (3) DABCO,120,8h, AESO的IR图(1) ESO的红外光谱图 (2)N,N-二甲基苄胺,120,8h, AESO的 IR图AESO制备部分-结果讨论图1 ESO的GPC谱图 DABCO, 95,11h,(文献方法) AESO的GPC谱图 DABCO , 120，8h , AESO的GPC谱图 说明: 分子量, 低聚物AESO制备部分-小结各方法制得的AESO的碳架结构和官能团基本一致。提高温度至120：（1）不会引起除甘油三酯聚合以外的副反应。 (2) 有利于提高酯化率和生成更多的甘油三酯低聚物，比文献的方法 要高约15%
7、。在120的温度制备AESO是可行的。两种催化剂制备AESO：作用效果基本一致。用N,N-二甲基苄胺作 催化剂比DARCO所得AESO酯化率略高一些。目前，N,N-二甲基苄 胺价格较低，成本更低。选用方法 用N,N-二甲基苄胺作催化剂在120油浴中制备AESO，反应8h 聚合AESO的结构类似于不饱和聚酯 ，我们用氧化还原引发 剂，加上交联单体聚合 发泡大豆油基不饱和聚酯泡沫塑料是热固性泡沫塑料，其发 泡过程是与熔体的缩聚反应同时进行的 第二部分 泡沫塑料的制备-反应机理AESO分子结构图 泡沫塑料的制备-实验部分聚 合发 泡 引发剂体系：过氧化苯甲酰和二甲基苯胺过氧化环己酮和环烷酸钴 交联单
8、体： 苯乙烯，甲基苯烯酸甲酯 （MMA ） 改变温度：过氧化苯甲酰和二甲基苯胺体系 发泡：不同引发剂体系，交联单体 测试：制样， 密度， 膨胀率，立体显微镜，压缩测试， 回弹效果，泡沫塑料的制备-结果讨论表1不同BPO含量的反应情况对比(80水浴 下) 表2不同叔胺含量的反应情况对比(80水 浴下) 表3在同一配方下不同水浴温度的反应情况对比 未 能 凝 胶未 能 凝 胶泡沫塑料的制备-结果讨论不同物质的膨胀倍数图 泡沫塑料的制备-结果讨论不同单体的力学性能-应力应变曲线以CHP为引发剂制得的泡沫塑料的应力- 应变曲线 以BPO为引发剂制得的泡沫塑料的应力- 应变曲线 泡沫塑料的制备-结果讨论
9、不同引发剂-应力应变曲线交联单体用苯乙烯、两种不同引发 剂所得泡沫塑料的应力-应变曲线 交联单体用混合MMA/Styrene1：1、两 种不同引发剂所得泡沫塑料的应力-应变线 泡沫塑料的制备-结果讨论 压缩后回弹体积不同引发剂和不同交联单体对泡沫塑料的压缩50%后尺寸回复率的影响 在CHP引发下，用不同交 联单体所得的泡沫塑料 的立体显微镜图（放大 64倍）泡沫塑料的制备-结果讨论 单体：纯MMA单体：苯乙烯：MMA=1:1单体：纯苯乙烯泡沫塑料的制备-小结(1)要制备大豆油基不饱和聚酯泡沫塑料，必须选 择适当的反应配方 (2) 利用了合适的引发剂和发泡剂, 制成了目标产 品(3)通过改变引发
10、剂的种类和交联单体的种类, 调节大豆油基不饱和聚酯泡沫塑料的力学性能 ，膨胀程度，泡孔结构等, 初步做到了用分子 结构调节泡沫塑料性能的尝试实验总结探索性课题: 完成了丙烯酸酯化环氧大豆油(AESO), 根据 本实验的情况, 对已有的方法进行了改进. 制成了丙烯酸酯化环氧大豆油(AESO)为基体 的不饱和聚酯泡沫塑料, 并对其进行测试, 对 控制其制品性能有初步的掌握. 2005. 5中山大学第五届创新基金答辩论文实验展望 尝试多种类型的发泡方法(发泡剂, 工艺等) 对泡沫塑料进行更多的表征(分子结构等) 寻找标准化更高的工艺生产 进行改性, 功能化 (如增强型泡沫塑料) 对泡沫塑料的降解性能的研究2005. 5中山大学第五届创新基金答辩论文致 谢 衷心感谢容敏智教授, 章明秋教授, 杨桂成老师的宝贵 指导和热情帮助. 感谢吴素平师姐的悉心指导和帮助 感谢材料所, 实验室的师兄师姐及同学的关心和帮助 感谢创新基金的大力支持2005. 5中山大学第五届创新基金答辩论文
