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全氘代聚环己基乙烯的制备及应用

2020-12-10阅读(936)

全氘代聚环己基乙烯的制备及应用

论文摘要

惯性约束聚变（Inertial Confinement Fusion, ICF）能作为一种新能源，得到了越来越多的关注。氘代聚合物可制备为ICF实验所需的最有发展前途的氘一氚燃料容器。但氘代聚合物的种类还不多，并且并不能完全满足较好的耐热性、加工性能和高的氘（氚）/碳（氢）比等条件。因此制备一种符合ICF要求的氘代聚合物是非常必要和有意义的。本文采用傅立叶红外仪和核磁共振对聚苯乙烯（PS）催化氢化/氘化反应得到的聚环己基乙烯（PVCH）、部分氘代的聚环己基乙烯（D-PVCH）结构表征，并确定氢化率及氘化率；采用差式扫描量热法（DSC），热重（TG）分析产物的热性能，综合分析得到最优反应条件并催化氘化氘代聚苯乙烯（DPS）。采用浇铸法制备成薄膜，热致相分离原理和冷冻干燥技术相结合的方法制备ICF实验需要的低密度泡沫，并通过万能力学试验机对薄膜和泡沫的力学性能进行分析。结果表明：（1）PS的催化氢化反应最优条件：压力1.5MPa，温度140℃，催化剂用量为PS质量的7倍，PS的质量与溶液体积比为1g/100ml时，氢化率为100%。相对于PS，产物PVCH中不存在苯基，而是转化为环烷基，空间位阻效应增大，使玻璃化转变温度升高为146℃，5%失重温度为400℃左右，并且具有较好的溶解性能。（2）在与PVCH相同的条件下制备可得到转化率100%的D-PVCH。环烷基的空间位阻效应比苯基大，并且C-D键能是C-H键的5-8倍，因此D-PVCH玻璃化转变温度相对于PS升高为125℃，5%失重温度为400℃左右，氘化率为41.5%，且具有较好的溶解性能。（3）DPS催化氘化产物氘代聚环己基乙烯（DPVCH）最高氘代率为84%。（4）以100K/min的速度进行单向冷却PVCH混合溶液可获得较为理想的低密度泡沫，并得到溶液质量浓度与实际密度之间的拟合公式，表明溶液质量浓度与实际密度呈线性关系，且质量浓度越大偏离实际密度越大。单一溶液制备成的透明的薄膜的粗糙度为14.07nm，厚度为0.02μm。（5）D-PVCH制备的薄膜的质量浓度在0.05g/ml以内时膜厚的增加与质量浓度是线性关系；泡沫密度在0.05g/cm3和0.07g/cm3之间弹性模量增长最快且出现最大值。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 引言
  • 1.1 ICF 靶材料类型及发展
  • 1.1.1 金属纳米材料
  • 1.1.2 无机非金属材料
  • 1.1.3 高分子材料
  • 1.2 含氘靶材料的类型及发展
  • 1.3 催化氢化反应
  • 1.4 论文设计设想
  • 1.4.1 论文设计目的
  • 1.4.2 论文研究的内容
  • 2 聚环己基乙烯的制备
  • 2.1 实验试剂及仪器
  • 2.2 聚苯乙烯的合成及表征
  • 2.2.1 聚苯乙烯的合成路线
  • 2.2.2 聚苯乙烯的合成方法
  • 2.3 聚环己基乙烯的合成
  • 2.3.1 聚环己基乙烯的制备路线
  • 2.3.2 聚环己基乙烯的制备方法
  • 2.4 聚环己基乙烯的应用
  • 2.4.1 泡沫的制备
  • 2.4.2 薄膜的制备
  • 2.5 结果与讨论
  • 2.5.1 聚苯乙烯的结构、性能及合成条件分析
  • 2.5.2 聚环己基乙烯（PVCH）的结构表征及热性能分析
  • 2.5.3 聚环己基乙烯的溶解性能
  • 2.5.4 聚环己基乙烯制备条件分析
  • 2.6 聚环己基乙烯低密度泡沫的制备条件分析
  • 2.6.1 低密度泡沫制备条件
  • 2.6.2 混合溶剂制备泡沫
  • 2.6.3 冷却速率对低密度泡沫制备的影响
  • 2.6.4 质量浓度与泡沫密度的关系
  • 2.7 聚环己基乙烯薄膜性能分析[46-49]
  • 2.8 本章小结
  • 3 部分氘代聚环己基乙烯的制备
  • 3.1 实验试剂和仪器
  • 3.2 部分氘代的聚环己基乙烯的制备
  • 3.2.1 部分氘代的聚环己基乙烯的制备路线
  • 3.2.2 部分氘代的聚环己基乙烯（D-PVCH）的制备方法
  • 3.3 部分氘代聚环己基乙烯（D-PVCH）的应用
  • 3.3.1 部分氘代聚环己基乙烯低密度泡沫的制备
  • 3.3.2 部分氘代聚环己基乙烯薄膜的制备
  • 3.4 结果与讨论
  • 3.4.1 部分氘代聚环己基乙烯（D-PVCH）的结构、性能及合成条件分析31
  • 3.4.2 部分氘代聚环己基乙烯的溶解性能
  • 3.4.3 部分氘代聚环己基乙烯泡沫的制备
  • 3.4.4 部分氘代聚环己基乙烯薄膜制备条件分析
  • 3.5 本章小结
  • 4 全氘代聚环己基乙烯（DPVCH）的制备
  • 4.1 氘代聚苯乙烯的制备
  • 4.2 氘代聚苯乙烯的结构表征及性能分析
  • 4.2.1 氘代聚苯乙烯的结构表征
  • 4.2.2 氘代聚苯乙烯的热性能
  • 4.3 全氘代聚环己基乙烯的制备
  • 4.3.1 全氘代聚环己基乙烯制备条件
  • 4.3.2 催化氘化分析
  • 4.4 微球的制备
  • 4.5 微球制备过程存在的问题分析
  • 4.6 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果
  • 致谢

    • 相关论文文献

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