末端交联聚醚聚三唑弹性体CuAAC本体制备及其力学特性、适用性研究
批准号:
51473022
项目类别:
面上项目
资助金额:
78.0 万元
负责人:
翟进贤
依托单位:
学科分类:
E0301.高分子材料制备
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨荣杰、李建民、郭晓燕、夏敏、李丽洁、兰艳花、邹业成、张宁
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中文摘要
亚铜催化端炔基/叠氮基1,3-偶极环加成点击化学反应(CuAAC)是制备三维交联、网络结构规整弹性体的理想反应。本研究探索以亚铜有机络合物为催化剂,在端叠氮基聚环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚(ATPET)和多官能度端炔基交联剂的本体混合体系中,实现聚醚末端CuAAC化学交联。研究催化剂种类、含量对ATPET/多官能度端炔基交联剂本体反应动力学影响规律;揭示催化剂种类、浓度、反应温度对聚醚聚三唑弹性体网络结构均一性的影响,实现聚醚末端CuAAC反应速率可控;制备得到不同ATPET分子量、交联剂官能度和投料比的末端三维交联、网络结构规整的聚醚聚三唑热固性弹性体,研究该弹性体网络结构与力学性能的关系;通过制备聚醚聚三唑基复合材料,验证聚合物末端CuAAC交联在制备复合材料中的适用性。为CuAAC本体反应制备末端交联、网络结构规整弹性体及其复合材料奠定理论基础。
英文摘要
The copper(I)-catalysed azide-alkyne Huisgen 1,3-dipolar cycloaddition reaction, so called "click" chemistry", is an ideal reaction to prepare three-dimensional end-crosslinked, uniform network elastomers. A organic cuprous complex will be directly utilized as the catalyst of the CuAAC reaction between azide-terminated tetrahydrofuran ethylene oxide copolyether (ATPET) and polyfunctional propargyl-terminated end-linking agent in this project. The effect of the type, concentration of the organic cuprous complex on CuAAC bulk-reaction kinetics will be investigated. The dependence of network structure uniformity on catalyst type, concentration and reaction temperature will be revealed. By preparing end-linking,regular network polyether polytriazole thermosetting elastomers with various molecular weight of ATPET, functionality of end-linking agents and feed ratio, the influence of microscopic network structures on macroscopic mechanical properties of end-linked polyether polytriazole thermosetting elastomers prepared by CuAAC reaction will be explored. In addition, to confirm the applicability of CuAAC end-linked reaction in the field of polymeric composites, the attempt to prepare the polyether polytriazole composites will be made. For the preparation of end-linked,regular network structure elastomer and its composites by bulk CuAAC, the theoretical base will be established.
亚铜催化端炔基/叠氮基1,3-偶极环加成点击化学反应(CuAAC)是制备三维交联、网络结构规整弹性体的理想反应。本项目以亚铜有机络合物六氟乙酰丙酮环辛二烯亚铜(标记为Cu(I))为催化剂,依据端丙炔基聚乙二醇(PTPEG)、叠氮缩水甘油醚齐聚物(GAP)的红外光谱特性,采用原位红外光谱法测得PTPEG/GAP本体CuAAC末端交联反应过程为两阶段:PTPEG/GAP凝胶前表观反应活化能为45.57±2.77 kJ mol-1;凝胶后表观反应活化能为59.50±4.01 kJ mol-1,实现了预聚物本体末端CuAAC交联反应的可控制备。与端羟基环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚(PET)相比,相同分子量的端叠氮环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚(ATPET)、端炔基环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚 (PTPET)分子链间无氢键作用,ATPET、PTPET呈现较低特性粘度。分别以官能度为4的GAP和三炔丙基胺(TPA)为交联剂、Cu(I)为催化剂,环境氛围下通过共聚物本体末端CuAAC交联反应,制备了不同交联网络结构的PTPET/GAP、ATPET/TPA聚醚聚三唑弹性体。PTPET/GAP与ATPET/TPA弹性体力学性能随固化参数R增加均呈抛物线性关系;有效网链表观分子量随R值增加先减小后增大,化学计量点附近呈现最大拉伸模量、最大断裂拉伸强度、最小断裂应变和最高网链密度。固化参数R值对PTPET/GAP和ATPET/TPA弹性体玻璃化转变温度影响不大。聚醚聚三唑交联弹性体热稳定性取决于共聚醚链结构,而非交联点三唑基团。二硝酰胺铵ADN晶体由6个晶面组成。溶液与ADN晶面作用能取决于晶面和溶液组分,ADN晶形取决于其各晶面的相对生长速率。氟化钠异丙醇溶液使ADN各晶面生长速率更加均匀,晶面相对生长速率标准偏差小,所得ADN晶体为多面晶形。叠氮化合物3,3-二(叠氮甲基)氧丁环-四氢呋喃共聚醚的预聚物粘度特性不仅依赖于聚合物二级结构,还取决于其聚集形态。在本项目支持下获得授权发明专利两项,验证了聚醚本体末端CuAAC交联制备弹性体的适用性,为进一步开展聚合物本体CuAAC反应应用研究奠定了理论和实验基础,完成了立项预设研究目标。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.14077/j.issn.1007-7812.2016.03.004
发表时间:2016
期刊:火炸药学报
影响因子:--
作者:张栋淋;杨荣杰;翟进贤
通讯作者:翟进贤
The influence of solution chemistry on the morphology of ammonium dinitramide crystals
溶液化学对二硝酰胺铵晶体形貌的影响
DOI:10.1007/s10853-015-9040-y
发表时间:2015-07-01
期刊:JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE
影响因子:4.5
作者:Lan, Yanhua;Zhai, Jinxian;Yang, Rongjie
通讯作者:Yang, Rongjie
Study on bulk preparation and properties of click chemistry end-crosslinked copolyether elastomers
点击化学末端交联共聚醚弹性体的本体制备及性能研究
DOI:10.1016/j.eurpolymj.2016.03.009
发表时间:2016-05
期刊:European Polymer Journal
影响因子:6
作者:Zhai Jinxian;Zhang Ning;Guo Xiaoyan;He Jiyu;Li Dinghua;Yang Rongjie
通讯作者:Yang Rongjie
DOI:10.1007/s10118-015-1610-6
发表时间:2015-02
期刊:Chinese Journal of Polymer Science
影响因子:4.3
作者:Zhai Jin-xian;Qu Zheng-yang;Zou Ye-cheng;Guo Xiao-yan;Yang Rong-jie
通讯作者:Yang Rong-jie
DOI:--
发表时间:2016
期刊:Acta Polymerica Sinica
影响因子:1.9
作者:邹业成;曲正阳;翟进贤;郭晓燕;杨荣杰
通讯作者:杨荣杰
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