聚乙烯亞胺系側(cè)鏈液晶高分子的合成表征及吸附性能研究.pdf

1、本論文概述聚乙烯亞胺類側(cè)鏈型液晶高分子的研究進(jìn)展及其在螯合吸附方面的應(yīng)用。在分析高分子液晶結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)并合成了三個(gè)系列以聚乙烯亞胺為主鏈,亞甲基為柔性間隔基,聯(lián)苯類衍生物為液晶基元的新型側(cè)鏈液晶高分子及其離子型聚合物。核磁共振、紅外光譜等手段對(duì)合成聚合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,1H NMR分析計(jì)算得到聚合物的取代度和季銨化程度。探討了合成反應(yīng)條件對(duì)聚合物取代度的影響。
　　結(jié)果表明,聚合物的取代度隨著反應(yīng)時(shí)間的增加而逐漸

2、增大;均相聚合反應(yīng)比異相聚合反應(yīng)得到的聚合物取代度更高;聚合物取代度隨側(cè)鏈液晶基元柔性間隔基的增加而降低。這表明聚合物鏈的不良溶解性和龐大側(cè)基的位阻效應(yīng)是導(dǎo)致取代度降低的原因。示差掃描量熱,偏光顯微鏡,X射線衍射研究了聚合物的液晶相行為和液晶相結(jié)構(gòu)。
　　結(jié)果表明,液晶相的生成與否以及液晶相的類型與液晶基元、柔性間隔基(n)和取代度有關(guān)。對(duì)于聚合物POMen,只有當(dāng)間隔基亞甲基數(shù)目(n)大于2時(shí)才呈現(xiàn)近晶SB相,分子內(nèi)部液晶基元成

3、單分子層排列。聚合物PHn液晶相為近晶SE相,分子內(nèi)部液晶基元具有以單分子層排列為主的復(fù)雜結(jié)構(gòu),層內(nèi)還存在高度的分子間位置序。聚合物PCNn液晶相為向列相,分子的質(zhì)心沒有遠(yuǎn)程位置序,僅存在近程有序。聚合物POMen、PHn和PCNn的清亮點(diǎn)溫度隨n值的增加而降低,并呈現(xiàn)明顯的奇偶效應(yīng)。只有當(dāng)液晶基元在主鏈上的取代度達(dá)到一定程度時(shí),聚合物才呈現(xiàn)液晶態(tài),聚合物的相變溫度和相變焓隨著取代度的增加而升高。DSC、POM、XRD表征了聚合物季銨鹽

4、POMe4CH3、POMe4OMe4和PCNnCH3的液晶性能。
　　結(jié)果表明聚合物季銨鹽POMe4CH3、POMe4OMe4液晶相結(jié)構(gòu)為近晶SA相,聚合物分子內(nèi)部具有離子層和非離子層雙層結(jié)構(gòu);聚合物季銨鹽PCNnCH3液晶相結(jié)構(gòu)為向列相。與聚合物POMe4相比,聚合物季銨鹽POMe4CH3、POMe4OMe4的結(jié)晶性減弱(ΔHm減小),液晶性增強(qiáng)(ΔHi減小),且液晶態(tài)穩(wěn)定性增加(ΔT增大)。表明季胺化可以增強(qiáng)其液晶性。聚合物季

5、銨鹽POMe4CH3、POMe4OMe4的結(jié)晶性和液晶性先隨著季銨化程度的增加而減弱;后又隨著季銨化程度的增加而增加。TG分析表明聚合物季銨鹽熱穩(wěn)定性較差。靜態(tài)吸附法研究了聚合物樹脂對(duì)Hg(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、zn(Ⅱ)的吸附性能。結(jié)果表明,樹脂POMen和PHn對(duì)Hg(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)有較好的吸附能力,對(duì)Co(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的吸附能力小。聚合物樹脂POMen和PHn在混合金屬

6、離子溶液中對(duì)Hg(Ⅱ)表現(xiàn)出很好的選擇吸附性。對(duì)比聚合物樹脂在不同聚集態(tài)結(jié)構(gòu)下對(duì)單個(gè)金屬離子最大吸附容量,結(jié)果顯示,液晶高分子樹脂在其液晶態(tài)淬火處理后對(duì)金屬離子的吸附能力,特別是吸附選擇性有所提高。
　　這表明聚合物側(cè)鏈液晶基元的有序排列有助于提高樹脂的吸附性能和選擇吸附性。聚合物樹脂對(duì)金屬離子的吸附容量隨溫度的增加而增大,樹脂PH4在其液晶態(tài)下(溫度T>Tg)對(duì)Hg(Ⅱ)的吸附容量發(fā)生突躍式的增長。對(duì)Hg(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附