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实验过程:从沉淀到薄膜的制备

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:经过沉淀和过滤,所得白色粉末经过24 h室温真空烘箱烘干,称重,并用于下一步实验。130℃热压得到PFS/M 2薄膜立即置于40℃烘箱中恒温3 h,然后置于室温下24 h以上确保DA反应达到平衡。

实验过程:从沉淀到薄膜的制备

4.2.2.1 呋喃甲醇(BHF)的制备

如图4-2,向置于冰浴中盛有30 m L无水四氢呋喃的两口烧瓶中滴加5 g HMF,磁力搅拌10 min,然后在5 min内缓慢添加入3 g硼氢化钠。反应过程中放出氢气,需要保持两口烧瓶一口保持畅通排放氢气,另一口接装有稀释的2N盐酸溶液的滴液漏斗。待硼氢化钠加入后,继续搅拌20 min,然后逐滴加入盐酸溶液直到反应溶液呈中性。然后将反应液倒入分液漏斗,并添加10 m L过饱和食盐水和10 m L乙酸乙酯。分液过程中,摇匀并放气。分液过程重复三次,过程中不再添加饱和食盐水。收集到的乙酸乙酯溶液层和水层分别在45℃和65℃下旋转蒸发仪蒸干。向乙酸乙酯溶液层得到的黏稠液体添加少量乙酸乙酯,放入-5℃的冰柜进行BHF的重结晶。向水层得到的淡黄固体添加乙酸乙酯清洗,将不溶于乙酸乙酯的食盐固体过滤,剩下的滤液放入-5℃的冰柜进行BHF的重结晶。经过24 h左右的重结晶,得到淡黄色BHF晶体,过滤后于室温真空烘箱烘干24 h,称重。所得产物的1H NMR图谱如图4-3。

图4-2 BHF的制备示意图

图4-3 BHF的1H NMR图谱

4.2.2.2 PFS的制备

如图4-4,2.0 g BHF与1.8 g SA在5.9 g脱水剂N,N′-二异丙基碳二亚胺(DIC)和5.7 g催化剂N,N-二甲基-4-氨基吡啶(DMAP)的作用下,在室温和磁力搅拌条件下发生缩合,溶液为二氯甲烷,反应时间为24 h。所得反应混合液逐滴加入过量甲醇(过量甲醇体积为反应混合液体积的10倍左右),并用少量氯仿清洗残余在反应烧瓶中的反应物,清洗液一并倒入过量甲醇。经过沉淀和过滤,所得白色粉末经过24 h室温真空烘箱烘干,称重,并用于下一步实验。所得PFS具有5 700数均分子量,15℃左右的T g和80℃左右的熔点1H NMR图谱如图4-5所示。

图4-4 PFS的制备示意图(www.xing528.com)

图4-5 PFS的1H NMR图谱

4.2.2.3 制备双马来酰亚胺

双马来酰亚胺制备过程分为两步(图4-6):首先,将三甘醇二胺(0.032 mol)缓慢滴加到马来酸酐(0.063 mol)的氯仿溶液(35 m L)中,滴加过程在8℃和氮气气氛下进行。反应物在室温下搅拌2 h后,过滤得到中间产物双马来酰胺酸(产率83%)。然后,双马来酰胺酸(0.017 mol),三乙胺(0.011 mol)和乙酸钠三水合物(0.013 mol)加入丙酮(30 m L),然后再加入乙酸酐(0.108 mol)。反应混合物加热回流2.5 h后,得到的浓缩黏稠物倒入水中沉淀并得到原始产物。最后,原始产物经过过滤和甲醇的清洗最终得到需要的产物,产率16%。

4.2.2.4 制备生物质自修复网络聚合物(PFS/M)

图4-6 M2的制备示意图

PFS通过与双马来酰亚胺发生DA反应,制备具有网络结构的自修复聚合物PFS/M2。一定量的PFS添加入带有磁力转子的烧瓶中,添加适量氯仿溶解并开启磁力转子搅拌。待PFS完全溶解在氯仿中,随后加入双马来酰亚胺。呋喃基团与马来酰亚胺基团(F/M)的比例设为2/1~10/1。含有不同F/M基团比的PFS/M2根据基团比的不同,分别命名为PFS/M-2/1,PFS/M-3/1,PFS/M-4/1,PFS/M-6/1,PFS/M-8/1,PFS/M-10/1。反应混合物在磁力搅拌下搅拌30 min左右,倒入培养皿待氯仿蒸发后,将制备得PFS/M 2薄膜取出进行热压。热压温度130℃,压力5 MPa,热压时间5 min左右。聚合物薄膜置于0.2 mm的铝片中,上下铺盖聚四氟乙烯薄膜,最外层加盖两片铝片(厚度不限)。130℃热压得到PFS/M 2薄膜立即置于40℃烘箱中恒温3 h,然后置于室温下24 h以上确保DA反应达到平衡。PFS/M的制备示意图如图4-7所示。

图4-7 PFS/M的制备示意图

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