【摘 要】
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聚碳酸酯(PC)是一种重要的工程塑料,而双酚A型聚碳酸酯(BAPC)由于具有良好的物理特性,因而受到广泛应用。本课题针对双酚A型聚碳酸酯传统合成工艺路线有污染,能耗高,设备条件
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聚碳酸酯(PC)是一种重要的工程塑料,而双酚A型聚碳酸酯(BAPC)由于具有良好的物理特性,因而受到广泛应用。本课题针对双酚A型聚碳酸酯传统合成工艺路线有污染,能耗高,设备条件要求高等缺点,探索了一条绿色合成工艺路线。首先以碳酸二苯酯(DPC)和双酚A(BPA)为原料合成聚碳酸酯的预聚体,然后采用超临界CO2技术对预聚体进行诱导结晶,最后在较低温度,常压下对结晶后的预聚体进行N2吹扫,合成分子量较高的双酚A型聚碳酸酯。本文的研究内容和结论:
1.探索了一种采用高效液相色谱分析聚碳酸酯预聚体中苯酚、双酚A和碳酸二苯酯的含量的方法。
2.研究不同原料的配比、催化剂用量、反应温度和反应时间对预聚物的分子量的影响,得出较好的反应条件:催化剂浓度为2.5×104 mol/molBPA,反应温度为160℃～180℃,200℃～240℃,原料配比(摩尔比)选1.08,时间组合为35min,25min。聚碳酸酯预聚物的分子量在2000～9000g/mol之间,分子量分布1.95～2.69之间。
3.采用超临界CO2技术对双酚A型聚碳酸酯预聚体进行诱导结晶,预聚物Mw=2.4×103g/mol在36Mpa,100℃反应6h就能得到结晶度为38.9％的聚碳酸酯晶体。应用DSC、WAXD、SEM、IR对不同温度、压力、共溶剂和预聚体分子量的条件下诱导结晶后的聚碳酸酯进行了结构和形貌的表征。比较好的超临界诱导结晶条件为:对BAPC(Mn=2373g/mol),在140℃、36Mpa下采用共溶剂丙酮诱导结晶6h。
4.超临界CO2诱导结晶和溶剂诱导结晶都能使无定形态的预聚体出现片状晶体,通过实验结果对比分析,表明超临界CO2诱导结晶的效果更好。超临界CO2诱导结晶诱导的预聚体为两种厚度同一晶型的片状晶体,此晶型为单斜晶系的晶体。
5.氮气吹扫工艺的缩聚是在常压下进行,在220℃反应2.5h就能将BAPC预聚体的分子量从2373g/mol提高至4.6×104g/mol。氮气吹扫工艺缩聚的聚碳酸酯为无定形态聚合物,玻璃转化温度为150℃。
6.应用DSC、GPC、SEM、IR对不同温度、N2流量、预聚体结晶度和分子量的条件下得到的聚碳酸酯进行了结构和形貌的表征,得出缩聚体随缩聚温度、N2流量、预聚体结晶度的升高分子量增大,随反应时间的延长分子量升高。缩聚体数均分子量在37000～49000g/mol之间,分子量分布在1.02～1.07之间。
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