二氧化碳和环氧丙烷的共聚合与动力学研究

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首次使用在线称重法对二氧化碳和环氧丙烷在负载戊二酸锌催化作用下的共聚过程进行了探测,并研究了压力变化对反应速率的影响。在二氧化碳和环氧丙烷的共聚过程中,二氧化碳由小气瓶提供,气瓶与反应装置是完全联通状态,在线称重法是使用有数据采集功能的电子电平对反应过程中的二氧化碳气瓶的质量进行连续测量,从而获得瞬时二氧化碳消耗的情况。对比不同压力下的反应过程,可以得出反应压力对聚合反应的影响。较低的反应压力,导致二氧化碳在环氧丙烷中的溶解度降低,使得聚合反应速率降低;而过高的反应压力使得聚合反应的前期反应速率加快,但是在剧烈反应后会出现反应的平台,这样总体的效率也不是最高的。聚合物的性能表征结果表明,高的反应压力可以大幅度提高聚合物的分子量,热稳定性,机械强度,但会使聚合物的韧性降低。从反应过程和反应产物性能两方面考虑,聚合反应的压力在5.2 MPa处效率最高,且产物性能优异。   使用新型负载戊二酸锌成功催化了二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)作用下的二氧化碳和环氧丙烷的共聚反应。研究了聚合反应的温度,压力,及MDI加入量对聚合反应产物聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)的影响。加入MDI可以对聚合物起到交联和支化的作用。研究了MDI的加入量与聚合产物PPC(MDI)的凝胶含量的变化,加入1 wt.%时,凝胶含量在10%以下,而加入3 wt.%时,凝胶含量达到了80%,综合考虑MDI的加入量应控制在1.5 wt.%以下。聚合物的热性能和机械性能数据表明,加入MDI可以提高聚合物的玻璃化转变温度,热分解温度,拉伸强度,但由于MDI的引入导致聚合物的交联,所以其韧性大大降低。
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