二乙二醇十八烷基醚单甲基丙烯酸酯及其聚合物的制备和表征

doi:10.7503/cjcu20130881

高等学校化学学报 ›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (1): 175.doi: 10.7503/cjcu20130881

二乙二醇十八烷基醚单甲基丙烯酸酯及其聚合物的制备和表征

张智力, 唐孝芬, 孟洁云, 张兴祥(), 石海峰

改性与功能纤维天津市重点实验室, 天津工业大学材料科学与工程学院, 天津 300387

收稿日期:2013-09-10 出版日期:2014-01-10 发布日期:2013-12-11
作者简介:联系人简介: 张兴祥, 男, 教授, 主要从事功能材料研究. E-mail:zhangtjpu@hotmail.com
基金资助:
国家自然科学基金(批准号: 21174105)资助

Preparation and Characterization of Diethylene Glycol Octadecyl Ether Methacrylate and Its Polymer

ZHANG Zhili, TANG Xiaofen, MENG Jieyun, ZHANG Xingxiang^*(), SHI Haifeng

Tianjin Municipal Key Lab of Fiber Modification and Functional Fiber,School of Material Science and Engineering, Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300387, China

Received:2013-09-10 Online:2014-01-10 Published:2013-12-11
Contact: ZHANG Xingxiang E-mail:zhangtjpu@hotmail.com
Supported by:
† Supported by the National Natural Science Foundation of China(No.21174105)

摘要/Abstract

摘要：

以二乙二醇十八烷基醚和甲基丙烯酰氯为原料, 采用醇钠-酰氯法合成了二乙二醇十八烷基醚单甲基丙烯酸酯(DEGOEMA), 并利用自由基聚合得到聚(二乙二醇十八烷基醚单甲基丙烯酸酯)(PDEGOEMA). 采用凝胶渗透色谱(GPC)分析测试了PDEGOEMA的分子量和分子量分布. 通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(¹H NMR)、差示扫描量热(DSC)、热重(TG)和X射线衍射(XRD)对DEGOEMA和PDEGOEMA的结构、相变行为、热稳定性和晶体结构进行了研究. 结果表明, 这种新型单体及其聚合物是一种具有稳定的结构、良好的结晶性能、高相变焓及良好热稳定性的相变材料. PDEGOEMA的起始吸热温度为41 ℃, 起始放热温度为36 ℃, 热焓为73 J/g, 在314 ℃以下热稳定性良好, 可用于加工或使用温度较高的环境.

关键词: 聚合物相变材料, 梳状聚合物, 自由基聚合, 聚(二乙二醇十八烷基醚单甲基丙烯酸酯)

Abstract:

Diethylene glycol octadecyl ether methacrylate(DEGOEMA) as a phase change material was prepared by means of acrylation of diethylene glycol octadecyl ether sodium(C18E2Na) with methacryloyl chloride. And then poly(diethylene glycol octadecyl ether methacrylate)(PDEGOEMA) was synthesized by free radical polymerization. The molecular weight and its distribution were characterized using gel permeation chromatography(GPC). The structure, phase change properties, thermal stablility, crystal structure of the monomer and the comb-like polymer were characterized using Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR), hydrogen nuclear magnetic resonance spectrum(¹H NMR), differential scanning calorimetry(DSC), thermogravimetric analysis(TG) and wide-angle X-ray diffraction(XRD). The results show that the novel monomer and polymers are excellent phase change materials with steady structure, high crystallinity, higher heat enthalpy and thermal stablility. Both the melting and crystallizing enthalpies of PDEGOEMA are 73 J/g. The onset melting temperature and crystallizing temperature are 41 and 36 ℃, respectively. It is thermal stable below 314 ℃. These properties indicate that this phase change material can be widely used as a polymeric phase change material in high processing and using temperature environments.

Key words: Polymeric phase change material, Comb-like polymer, Free radical polymerization, Poly(diethy-lene glycol octadecyl ether methacrylate)

中图分类号:

O631

TrendMD:

张智力, 唐孝芬, 孟洁云, 张兴祥, 石海峰. 二乙二醇十八烷基醚单甲基丙烯酸酯及其聚合物的制备和表征. 高等学校化学学报, 2014, 35(1): 175.

ZHANG Zhili, TANG Xiaofen, MENG Jieyun, ZHANG Xingxiang, SHI Haifeng. Preparation and Characterization of Diethylene Glycol Octadecyl Ether Methacrylate and Its Polymer. Chem. J. Chinese Universities, 2014, 35(1): 175.

图/表 7

Scheme 1 Synthesis of DEGOEMA

Fig.1 FTIR spectra of C18E2(a), DEGOEMA(b) and PDEGOEMA(c)

Fig.2 1H NMR spectra of C18E2(a), DEGOEMA(b) and PDEGOEMA(c)

Fig.3 DSC curves of C18E2(a), DEGOEMA(b) and PDEGOEMA(c) in the heating and cooling process

Table 1 Thermal properties of C18E2, DEGOEMA and PDEGOEMA*

Sample	ΔH_m/(J·g^-1)	T_m/℃		ΔH_c/(J·g^-1)	T_c/℃		ΔT/℃	T_5%/℃
Sample	ΔH_m/(J·g^-1)	T_mo		T_mp			T_co	T_cp
C18E2	136	44	50	144	44	40	10	221
DEGOEMA	118	25	33	121	30	21	12	250
PDEGOEMA	73	41	44	73	36	34	10	314

Fig.4 TG curves of C18E2(a), DEGOEMA(b) and PDEGOEMA(c)

Fig.5 XRD patterns of C18E2(a), DEGOEMA(b) and PDEGOEMA(c)

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二乙二醇十八烷基醚单甲基丙烯酸酯及其聚合物的制备和表征

Preparation and Characterization of Diethylene Glycol Octadecyl Ether Methacrylate and Its Polymer

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