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生物柴油来源于可再生资源,不仅具有可生物降解、无毒及良好的燃烧性能等优点,且性能稳定,方便运输、储存及使用,是化石柴油的理想的可替代能源。传统的聚苯乙烯树脂一般为大孔和凝胶型两种,对其进行功能化可以得到离子交换树脂、高分子试剂、高分子催化剂及高分子吸附剂等功能高分子材料。但是在应用时均受到了物理扩散的影响,使其应用性能及效果得到一定限制。本文通过原子转移自由基反应(ATRP)在微球表面接枝得到触角状聚苯乙烯树脂,该触角状聚苯乙烯树脂及功能化触角状聚苯乙烯树脂能在各自的良溶剂中充分舒展开,能较大程度的降低扩散过程对其应用造成的不利影响。 本文利用原子转移自由基聚合这一活性聚合技术,经氯乙酰化一步反应在交联聚苯乙烯微球表面引入ATRP引发基团,得到大分子引发剂(PS-acyl-Cl),并以CuCl/N,N,N,N-四甲基乙二胺(TMEDA)为催化剂,以DMF为溶剂,苯乙烯(St)为单体进行接枝改性。实验结果如下:⑴以氯乙酰基担载量为3.82 mmol·g-1的PS-acyl-Cl, V(DMF)=8 ml·g-1,St=16 ml·g-1,n(PS-acyl-Cl)∶ n(CuCl)∶ n(TMEDA)=1∶1∶1,T(反应油浴温度)=85℃,反应9h,得到触角状聚苯乙烯树脂(PS-g-LPS),增重率可达667%。⑵对PS-g-LPS进行磺化,优化反应条件如下:溶剂V(1,2-二氯乙烷)=8ml·g-1,n(浓硫酸)∶n(乙酸酐)∶n(聚苯乙烯链节)=5∶2.5∶1,T(反应油浴温度)=80℃,反应5h得到了磺酸基担载量高达4.80 mmol·g-1的触角状聚苯乙烯磺酸树脂(PS-g-SLPS),该树脂溶剂在水中具有良好的溶胀性。⑶利用乙酸正丁酯的催化合成为楔点,研究触角状聚苯乙烯磺酸树脂(vHP-SPS-Cat)的催化性能,其与传统磺酸树脂及浓硫酸催化相比,因具有可助于物理扩散的高自由度的链状磺酸基,可有效地将固相催化的反应时间缩短至传统磺酸树脂的42~69%,催化效果等同于均相催化剂浓硫酸,具有优良的拟均相催化效果;优化的酸醇摩尔比、催化剂用量与反应温度分别为1.3∶1、2.4g·mol-1(相比于正丁醇)、125℃,在该条件下反应1h以后,乙酸正丁酯的产率可达91.1%,这些数值均远少于或低于文献中的9.0 g/mol(相对于正丙醇),4∶1和4h。且树脂能够重复使用10次,并无催化性能的明显下降,而传统磺酸树脂仅可用5次左右。⑷以vHP-SPS-Cat为催化剂,得最优反应条件为: n(甲醇)/n(棕榈酸)=32∶1,催化剂用量:15wt.%,反应时间3h,最高酯产率可达98%以上。与传统磺酸树脂相比,因具有可助于物理扩散的高自由度的链状磺酸基,vHP-SPS-Cat所需有效地将固相催化的催化剂和原料用量降低至文献的3/4和1/2,进一步验证了其拟均相催化效果;