端羟基聚丁二烯液体橡胶的合成、化学改性及应用

端羟基聚丁二烯(HTPB)是一种低分子量的遥爪液体橡胶,因具有玻璃化温度低、透明度好、黏度低、不易挥发、耐油耐老化、低温和加工性能好等优点,在军事和民用领域均具有广泛的应用。HTPB的性能主要受其主链微观结构的影响,不同的制备方法得到不同链结构的HTPB,其性能也有较大的差别。另外,通过对HTPB主链中的双键或末端羟基进行化学修饰可将其转变为不同分子结构或不同官能团的遥爪聚合物,赋予改性后的HTPB不同性能,并拓宽其应用领域。本文主要概述端羟基聚丁二烯的合成方法、化学改性和应用。     

端羟基聚丁二烯和端羟基SBS遥爪聚合物的合成及表征

研究了一种以非极性烃为溶剂,α-甲基萘锂复合物为基体的双锂催化剂LM-T作为引发剂,在环已烷中使丁二烯或丁二烯/苯乙烯进行双活性阴离子聚合,用精制的环氧丙烷终止,合成了双端羟聚丁二烯(HTPB)和双端羟SBS(HTSBS)两种遥爪聚合物。研究结果表明,聚合物分子量和羟基含量可由催化剂用量调整,官能度达到或接近2。分子量分布由GPC测定,宽度指数D=1.4左右。聚合物微观结构通过IR和H-HMR测定,1.4-聚丁二烯含量达到75%左右。因此,HTPB和HTSBS是两种1.4含量较高、分子量分布较窄的离子型遥爪聚合物。     

N-(3-十六烷氧基-2-羟基丙基)-N,N-二甲基甜菜碱的制备

以十六醇、环氧氯丙烷、二甲胺和氯乙酸钠等为原料,通过三步反应合成N-(3-十六烷氧基-2-羟基丙基)-N,N-二甲基甜菜碱(HHDB),并探索了反应温度、投料比、反应时间和催化剂等因素对产物产率的影响,确定了最佳反应条件。中间体3-十六烷氧基-2-羟基-1-氯丙烷(HHCP)合成的最佳工艺条件:催化剂苄基三乙基氯化铵,体系p H为9.0,n(C_(16)H_(33)OH)∶n(C_3H_5OCl)=1∶1.1,滴加环氧氯丙烷温度65℃,滴加时间1.5h,反应温度95℃,反应时间5 h;中间体N-(3-十六烷氧基-2-羟基丙基)-N,N-二甲基叔胺(HHDT)合成的最佳工艺条件:n(C_(19)H_(39)OCl)∶n(C_2H_7N)=1∶1.2,反应温度85℃,反应时间20 h;产物HHDB制备的最佳工艺条件:n(C_(21)H_(45)ON)∶n(C_3H_4O_2ClNa)=1∶1.1,反应温度80℃,反应时间4 h。在上述工艺条件下,HHDB产率达到95.2%,对产物HHDB及中间体进行红外光谱与核磁氢谱表征,测定其临界胶束浓度为9.8 mmol·L-1,水溶液表面张力为18.8 m N·m-1,发泡力为1.15,产物具有较好的表面活性。     

高温裂解蓖麻油合成10-羟基癸酸研究

以碱和蓖麻油为原料,在高温下碱催化裂解合成10-羟基癸酸,通过对裂解反应的溶剂体系、反应时间、碱类型和碱用量研究,确立了合成10-羟基癸酸的最佳反应条件:邻甲酚与仲辛醇(2.8/1,v/v)为反应溶剂,氢氧化钠为裂解催化剂(60g),反应温度180-200℃,反应时间5小时。在最佳条件下,10-羟基癸酸产率可高达71%,目标产物经HRMS和NMR证实,与文献一致。     

氯化磷酸二苯酯的合成和结构表征

以苯酚、三氯氧磷为原料,以无水三氯化铝为催化剂合成了氯化磷酸二苯酯;采用正交试验研究了反应温度、反应时间、催化剂用量和原料配比对反应收率的影响,确定了最佳工艺条件;并利用红外光谱和核磁共振谱表征了产物的结构.结果表明,影响反应收率的几种因素的排序为:反应温度>原料配比>催化剂用量>反应时间;最佳反应条件为:温度70℃、反应时间15h、原料配比(n苯酚∶n三氯氧磷)2∶1、催化剂用量0.8g(相对于苯酚的质量分数为4.25%).与此同时,采用加水后处理方法可以提高产品收率和可操作性.     

NHPI, CoSPc和TBAB催化的乙苯液-液非均相绿色氧化反应研究

以水为催化剂溶剂与原料乙苯组成液-液非均相体系,以NHPI结合CoSPc组成催化体系,在TBAB为相转移催化剂的作用下,对乙苯的氧化反应条件进行了研究.研究发现乙苯在该催化体系中的最佳氧化条件依次是:水油体积比为3∶1;n(TBAB)∶n(乙苯)=1∶40;n(NHPI)∶n(乙苯)=1∶10,n(NHPI)∶n(CoSPc)=24∶1,反应温度110℃,氧气压力0.75 MPa,搅拌速率350 rpm,反应时间0.5 h.在最佳反应条件下乙苯转化率为60.6%,苯乙酮的选择性为95.2%,1-苯乙醇的选择性为4.5%,产物总选择性达到了99.7%.在此基础上延长反应时间并不能提高乙苯的转化率,苯乙酮的选择性也会下降,研究发现NHPI的分解是乙苯转化率不随反应时间的延长而提高的原因,而苯乙酮的过度氧化为苯甲酸是产物选择性下降的原因.     

无溶剂条件下香豆素类化合物的绿色合成

以乙酰乙酸乙酯和间苯二酚为原料,固体NaHSO_4·H_2O为催化剂,无溶剂条件下通过Pechmann反应合成7-羟基-4-甲基香豆素;并对反应温度、反应时间、催化剂用量、原料配比等因素对产率的影响进行了探究。实验证明,在无溶剂条件下,NaHSO_4·H_2O是合成7-羟基-4-甲基香豆素的良好催化剂,正交实验法得出反应的最优条件为:反应温度为110℃,反应时间40 min,n(间苯二酚)/n(乙酰乙酸乙酯)=1∶1.2,催化剂用量相对于间苯二酚用量的20%mol,产品的收率为81.8%。     

超声法合成3,4-二甲氧基-4'-羟基查尔酮

以3,4-二甲氧基-苯甲醛和对羟基苯乙酮为原料,无水乙醇为溶剂,HCl气体为催化剂,在超声作用下,经Claisen-Schmidt缩合反应合成了3,4-二甲氧基-4′-羟基查尔酮。 产物结构经IR和1H NMR进行了表征,在2种原料摩尔比1∶1投料比条件下,优化的合成条件为超声输出功率240 W,反应温度30 ℃,反应时间20 min,产率达到92.1%,比传统方法反应时间短、操作简便、产率高。     

微波辅助合成邻羟基苯丁酮

利用微波辅助,以丁酸苯酯为原料,经Fries重排制备了邻羟基苯丁酮.通过单因素实验考察了反应时间、催化剂用量及反应温度对收率的影响,正交实验确定了最优工艺条件.结果表明,当n(催化剂):n(丁酸苯酯)=1.6,反应温度120℃,反应时间8 min时,丁酸苯酯完全转化,邻羟基苯丁酮收率45.0%.     

端羟基聚丁二烯预聚物的表征

本文用VPO、IR、GPC、TLC方法表征国产端羟基聚丁二烯(HTPB),其结果是:Mn为3220,Mw/Mn为1.69,f_n为2.16,f_w为2.27。证明国产HTPB预聚物的数均官能度随分子量增加而增加。探讨了用TLC法研究HTPB官能度分布的可靠性。     

Facile Synthesis of Polyhydroxylated Polybutadiene Derived from Hydroxyl-Terminated Polybutadiene via Thiol-Ene Click Reaction

Polyhydroxylated polybutadiene (PHPB) was synthesized via a thiol-ene click reaction between hydroxyl-terminated polybutadiene (HTPB) and 2-mercaptoethanol (ME) with 2,2’-azoisobutyronitrile (AIBN) as initiator. Effects of AIBN content, reaction time and temperature on the click reaction were investigated by determining hydroxyl value of the PHPB. The PHPB was characterized by FT-IR, ¹H-NMR, ¹³C-NMR and GPC. Relative reactivity of three types of C?C double bonds (1,2-vinyl, 1,4-cis and 1,4-trans units) in the HTPB reacting with the ME was discussed. The results showed that the optimal reaction conditions were that the AIBN content, reaction time and temperature were 2.0 wt%, 180 min and 70°C, respectively. Under these conditions, the hydroxyl value of the PHPB was 3.12 mmol·g^?1 when the HTPB/ME mass ratio was 10:2. All three types of C?C double bonds in the HTPB could react with the ME and the reactivity order was: 1,2-vinyl unit > 1,4-cis unit > 1,4-trans unit.     

丁羟胶型聚氨酯弹性体的水解稳定性

丁羟胶型聚氨酯弹性体的水解稳定性;弹性体;扩链剂     

HTPB／TDI,HDI聚合反应动力学研究

对端羟基聚丁二烯／甲苯二异氰酸酯，端羟基聚丁二烯／己二异氰酸酯甲苯溶液体系进行了反应动力学研究，用基团分析方法计算了相应体系的活化能，并对无催化剂和有催化剂的体系作了比较。结果表明，二丁基二月桂酸象对上述体系有强的催化作用，使体系的活化能降低，反应速度加快。对于对端差基聚丁二烯／甲苯二异氰酸酯体系，无催化剂时前后期反应活化能分别为２９．１ｋＪ／ｍｏｌ、３７．４ｋＪ／ｍｏｌ，有催化剂时前后期反应活化     

Synthesis of Low Molecular Distribution Dihydric Polybutadiene in the Presence of Triflic Acid

A method is described for the preparation of functional polybutadiene (PB) with hydroxyl groups along the polymer chain. This material can be used directly or as the starting substrate for further polymerization in both academic and industrial processes. We have developed a convenient method to obtain a polymer with a narrow molecular weight distribution and with a known content of hydroxyl groups along the backbone. By controlling the hydroxylation reaction conditions, the appropriate molar ratios of THF, water and acid with the epoxide are 30, 15 and 1.5, respectively. By minimizing the crosslinking reaction, the desired PB was prepared and subsequently characterized.     

Synthesis and Characterization of Amphiphilic Block Copolymer by Block Copolymerization of Butadiene and Acrylamide using Macroazoinitiator

Abstract

Macroazoinitiator (MAI) was prepared from hydroxyl‐terminated polybutadiene (HTPB) and 4,4′‐azobis‐4‐cyanopentanoic acid by direct polycondensation in the presence of 1‐methyl‐2‐chloropyridinium iodide at room temperature. This MAI used for block copolymerization of AAm at 60°C gave the best results in chloroform but the formation of a crosslinked product could not be ruled out in dioxane. It was inferred that for production of a linear block copolymer, homogeneous reaction mixture was required.

The resulting products were characterized by spectral studies IR and NMR, viscosity measurements. Distinct phase segregation of hydrophobic and hydrophilic blocks was evident through DSC analysis.     

废动植物油脂制备烷醇酰胺的研究

以废动植物油脂为原料,在自制DYD催化剂作用下制得脂肪酸甲酯,再以氢氧化钾为催化剂,与二乙醇胺合成烷醇酰胺。考察了反应温度、反应时间、催化剂用量、真空度等因素对反应的影响,通过单因素实验和析因实验确定最佳工艺条件为:甲酯/二乙醇胺物质的量比1∶1.55,反应温度110℃,反应时间2.5 h,真空度0.08 MPa,催化剂用量0.65%(相对于脂肪酸甲酯的质量),烷醇酰胺的收率达96.3%。通过红外光谱对产物结构进行了表征,并对界面张力进行了测定。结果表明,产物具有较好的界面活性。     

端羟基聚丁二烯/增塑剂共混物相容性的分子动力学模拟

固体推进剂和炸药的力学性能在很大程度上依赖于配方中高分子粘结剂与增塑剂的相容性. 本文对相容和非相容两种体系进行了分子动力学(MD)模拟, 以考察分子模拟方法的实用性. 为预测固体推进剂中端羟基聚丁二烯(HTPB)与增塑剂癸二酸二辛酯(DOS)、硝化甘油(NG)的相容性, 采用MD模拟方法在COMPASS力场下, 对HTPB、DOS、NG和共混物HTPB/DOS、HTPB/NG的密度、内聚能密度及溶度参数等进行了模拟计算. 通过比较溶度参数差值(△δ)的大小、分子间径向分布函数和模拟前后体系密度变化情况均可以预测HTPB/DOS属于相容体系,而HTPB/NG属于不相容体系, 与实验结果一致. 径向分布函数分析同时揭示了HTPB/增塑剂组分之间的相互作用及本质. 本文的模拟方法可以作为预测聚合物与增塑剂相容性的有利工具, 也可以为固体推进剂和炸药的配方设计提供理论指导.     

Synthesis of hydroxyl-terminated polybutadiene possessing high content of 1,4-units via anionic polymerization

<正>The hydroxyl-terminated polybutadiene(HTPB) possessing high content of 1,4-units was synthesized by anionic polymerization of butadiene,using alkyllithium containing silicon-protected hydroxyl group as initiator and cyclohexane as solvent.The polymers were characterized by GPC,IR and ~1H-NMR.The mechanical properties of cured films were also evaluated.The results show that the content of 1,4-units for HTPBs made by anionic polymerization reaches up to 90%.The molecular weight distribution is very narrow(≤1.05).The functionality of hydroxyl groups approaches 2.Compared with free radical HTPB,the elongation at break of anionic HTPB films increased by 70%,while the tensile strength remained nearly unchanged.This new HTPB can be very useful in solid propellant.     

聚丁二烯丙烯酸酯液态光学透明胶的合成及其UV固化膜的性能

针对丙烯酸酯大单体在合成过程中常带有颜色,以及由其制备的液态光学透明胶的UV固化膜易黄变的问题,本文报道了一条新的大单体合成路线:首先以端羟基聚丁二烯(HTPB)、萘钾、丙烯酰氯(AC)为原料,通过一锅法合成了一种无色透明的聚丁二烯丙烯酸酯大单体(PBAM);然后将PBAM与丙烯酸酯活性稀释单体、光引发剂混合,制备了液态光学透明胶;最后通过UV固化制备了一系列无色透明的薄膜。利用GPC、1H-NMR、FTIR等手段对PBAM进行了表征;进一步研究了液态光学透明胶UV固化膜的光学性能、耐黄变性能、耐低温性能等。结果表明:基于新路线合成的PBAM呈现无色透明,液态光学透明胶的UV固化膜展现出优良的光学性能和耐黄变性能,固化膜透光率高达98%;经紫外线加速老化264h后,色差(ΔE)≤1.5;此外,该固化膜还具有优良的耐低温性能,玻璃化转变温度为-30℃。     

环氧丁羟型聚氨酯弹性体的制备与性能

以间氯过氧苯甲酸(mCPBA)为氧化剂对降解法制备的端羟基聚丁二烯(DHTPB)中的部分双键进行环氧化改性,通过控制mCPBA和双键的比例制得具有不同环氧率的环氧化端羟基聚丁二烯(EHTPB),经1H-NMR分析测试表明EHTPB的环氧率分别为5%、10%和15%,与设计值基本一致.进一步以EHTPB为多元醇、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为异氰酸酯、1,4-丁二醇为扩链剂制备了环氧丁羟型聚氨酯弹性体(EPU),并对其性能进行了测试,研究结果表明:丁羟胶的环氧化改性对聚氨酯弹性体的力学性有着一定的提升作用,其杨氏模量和拉伸强度随环氧率的上升而提高,而断裂伸长率则随环氧率的上升有所下降;环氧丁羟型聚氨酯弹性具有优异的弹性恢复能力;环氧化改性后,聚氨酯弹性体的热稳定性有一定程度的提高;聚氨酯弹性体的玻璃化转变温度随环氧率的上升而升高.