探究聚醚碳酸酯型表面活性物质的制备及性能研究

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1、东南大学硕士学位论文聚醚碳酸酯型表面活性物质的制备及性能研究姓名：程玲申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：周建成20090305摘要聚醚碳酸酯多元醇分子链中含有碳酸酯基团，其合成的表面活性物质和聚氨酯材料与传统的聚醚多元醇合成的材料相比，具有较好的生物降解性，成为目前研究热点，其大规模推广和应用的关键是降低合成成本。此外，无异氰酸酯或较少异氰酸酯聚氨酯材料合成技术具有绿色环保、降低成本的优点，成为聚氨酯行业发展的重点和方向。因此，本文首次采用1，2一丙二醇、甘油和多乙烯多胺为起始剂，分别与较为廉价的碳酸乙烯酯在绿色环保离子液体催化作用下，通过开环

2、聚合制备聚醚碳酸酯多元醇，并将其合成表面活性物质和聚氨酯发泡材料，为聚醚碳酸酯类产品的开发和应用进行先导性基础研究，具体从以下几个方面研究：首先，本文合成了中性离子液体[Bmim]BF4和酸性可控的AICh、FcCl3、ZnCl2和SnCl2离子液体。考察了离子液体催化碳酸乙烯酯在无起始剂下开环聚合制备聚醚碳酸酯。初步优化反应条件：反应时间15h，反应温度150℃，催化剂用量为原料总质量3％。结果表明，离子液体是催化碳酸乙烯酯较好的催化剂，且催化性能与酸性有关。Lewis酸和质子酸，均能催化反应。综合考虑反应转化率、聚醚碳酸酯的碳酸酯基含量和数均分子量

3、，选出ZnCl2、SnCl2离子液体为催化性能较好的催化剂。碳酸丙烯酯在无起始剂下开环聚合相比碳酸乙烯酯较为困难。离子液体可以离心分离网收。其次，采用ZnCl2、SnCl2离子液体催化碳酸乙烯酯在起始剂下开环聚合，制备聚醚碳酸酯多元醇，并将性能较好聚醚碳酸酯多元醇氧丙烯化合成聚醚碳酸酯聚氧丙烯醚表面活性物质。Lewis酸和质子酸共存的离子液体催化性能较好。筛选出胺类物质(环己胺)为较好的氧丙基化阴离子催化剂，所得l，2一丙二醇和甘油类表面活性物质具有比普通非离子表面活性剂较高的表面活性。通过氧丙烯化反应不仅能调节分子链的长短和表面活性物质的亲水亲油性，

4、还可以减少合成聚氨酯泡沫材料所需异氰酸酯的用量，且氧丙烯化后，反应体系粘度较低，使得离子液体能自然沉淀分离。再次，将聚醚碳酸酯多元醇、聚醚碳酸酯聚氧丙烯醚与目前工业生产中使用的普通硬泡聚醚分别制备聚氨酯泡沫材料，考察其发泡性能及生物降解性。结果表明，聚醚碳酸酯聚氧丙烯醚羟值低于相应的聚醚碳酸酯多元醇，两者合成聚氨酯泡沫材料所需异氰酸酯远远少于普通硬泡聚醚，大大降低成本。含有碳酸酯基的聚氨酯泡沫材料的降解性能比普通聚醚多元醇合成的聚氨酯材料好。此外，本文采用了吡啶为探针的红外光谱法测定离子液体的酸类型和酸强度，分析不同阳离子、阴离子及不同阴离子摩尔分数的

5、离子液体酸性与催化反应之间的关联。并分析阳离子开环聚合机理和氧丙烯化阴离子开环聚合机理。关键词：聚醚碳酸酯多元醇，碳酸乙烯酯，开环聚合。起始剂，离子液体，表面活性物质，聚氨酯泡沫材料AbstractDuetothecarbonategroupsinthepolyethercarbonatepolyolschains,thesurfactantsandpolyurethanematerialspreparedfrompolyethercarbonatepolyolspossessbetterbiodegradability,comparedwiththo

6、sesynthesizedbyroutinepolyetherpolyols．Inregardsofthisproperty,ithasbecomearesearchfocusrecently．Thekeyforlarge—scaleapplicationistoreducethesynthesiscost．Inaddition,synthesistechnologyofpolyurethanecontainednoisocyanateorlittleisocyanateisbecomingthekeydevelopmentanddirectionfo

7、ritsadvantagewithgreenenvironmentprotectionandlowcost．Inthispaper,polyether-carbonatepolyolswerethereforepreparedviaring-openingpolymerizationsofcheapethylenecarbontesusing1,2-propyleneglycol、glycerolandpolyethylenepolyamineasinitiatorsforthefirsttime，environmental-friendlyionic

8、liquidsascatalysts，whichwereusedtosynthesizesur