四氢呋喃共聚醚的合成工艺研究.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑第PAGE\*MERGEFORMAT3页共NUMPAGES\*MERGEFORMAT3页四氢呋喃共聚醚的合成工艺研究1引言时代变迁，纸质文物在时间和空间的演变中，易受到破坏，如发黄、碎化、粉化、老化、霉变、脆裂等，因而对于纸质文物保护和修复的研究，已发展成文物研究的一个重要领域[1,2]。涂膜加固法是进行纸质文物保护的重要方法之一。该方法是采用天然提取或人工合成的树脂材料，将其均匀涂抹在纸质文物表面。树脂渗透入纸质纤维内部，二者发生交联，通过物理或化学的方法将粉碎化、断裂的纸质纤维连接，起到加固的作用[35]。聚氨酯(PU)，即聚氨基甲酸酯树脂，是一种有机高分子材料，包含异氰酸酯、羟基和羧基等官能团，基本结构单元为氨基甲酸酯基(NHCOO),是优良的树脂材料[69]。在聚醚多元醇分子链中引入环己基。利用环氧环己烷的开环聚合，使之与四氢呋喃共聚。环氧环己烷四氢呋喃共聚醚中不仅含刚性链结构——六元脂环，亦含有柔性结构——丁基结构。刚性链段与柔性链段比例可调，使合成的共聚醚可根据文物保护需要进行相应调节。且因环己基空间位阻较大，以其为反应原料合成的共聚醚呈现无序状态、透明，以其为反应原料制备的聚氨酯材料，具备更优良的耐热抗老化不易变黄性能。2实验环氧环己烷四氢呋喃共聚醚的制备。[1014]恒温水浴反应釜中放入四口烧瓶，在0℃搅拌下，加入二氯甲烷，搅拌20～30min。向瓶内加入环氧环己烷及四氢呋喃混合物，同时加入三氟化硼乙醚和水的混合物，恒压滴定漏斗控制二者匀速同时滴加，50～60min滴加完毕，继续反应4.5h。反应结束后，加入蒸馏水终止聚合，继续搅拌反应5～10min。反应液静置分层，可得粗聚醚。减压蒸馏得无色透明粘稠液体。3结果与讨论3.1聚合反应时间对环氧环己烷四氢呋喃共聚醚的影响。环氧环己烷四氢呋喃共聚成醚过程包括匀速滴加和0℃恒温聚合阶段。相对分子质量随聚合反应时间的变化见图1.由图1可知，随反应时间增加，相对分子量增加，当反应时间为4.5h时，相对分子量可达3500。4.5h之后，相对分子量成下降趋势。反应时间过长，反应物几乎反应完全，此时产物解聚速率大于聚合速率。反应时间过短，会导致反应不充分。因而，最佳聚合反应时间为4.5h。3.2环氧环己烷及四氢呋喃投料比对环氧环己烷四氢呋喃共聚醚的影响。环氧环己烷及四氢呋喃投料比(n(CHO)/n(THF))对环氧环己烷四氢呋喃共聚醚的影响见图2。由图2可知，环氧环己烷及四氢呋喃投料比增加，环氧环己烷四氢呋喃共聚醚的相对分子量成先增大后减小的趋势。原因在于环氧环己烷占比大时，其六元环造成的空间位阻大，增加了聚合阻力。随环氧环己烷占比逐渐降低，产物相对分子量逐渐增大。当环氧环己烷占比过低时，由于四氢呋喃占比增加，而四氢呋喃相对分子量低于环氧环己烷，故产物相对分子量亦降低，且四氢呋喃占比大，则产物柔性增加。因而，环氧环己烷及四氢呋喃投料比为2:1较为合适。3.3环氧环己烷四氢呋喃共聚醚的红外谱图。对所得产物进行红外表征。环氧环己烷四氢呋喃共聚醚的谱图见图3。由图可知，3430cm1处：羟基的特征吸收峰；1452cm1处：碳氢键的特征吸收峰；2930cm1处：亚甲基碳氢键特征吸收峰；2850cm1处：次甲基碳氢键特征吸收峰；1091cm1处：脂肪醚键吸收峰。由此可知，原料环氧环己烷和四氢呋喃在催化剂作用下发生开环聚合，聚合物为端羟基聚醚结构。4结论本文进行环氧环己烷四氢呋喃共聚醚的合成工艺研究，采用单因素实验对环氧环己烷四氢呋喃共聚醚的制备工艺进行了研究，得到较佳的制备条件为：聚合反应时间为4.5h，环氧环己烷及四氢呋喃投料比为2:1。红外谱图显示，3430cm1处：羟基的特征吸收峰；1452cm1处：碳氢键的特征吸收峰；2930cm1处：亚甲基碳氢键特征吸收峰；2850cm1处：次甲基碳氢键特征吸收峰；1091cm1处：脂肪醚键吸收峰。由此可知，原料环氧环己烷和四氢呋喃在催化剂作用下发生开环聚合，聚合物为端羟基聚醚结构。