负载型HPW及改性SBA-15固体酸催化THF聚合的研究.docx

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负载型HPW及改性SBA-15固体酸催化THF聚合的研究
摘要
本文采用负载型HPW和改性SBA-15两种固体酸催化剂，以四氢呋喃(THF)为单体，采用聚合反应制备了聚四氢呋喃（PT）聚合物。通过比较在两种催化剂作用下，聚合物收率和多聚物分子量分布（PDI）的变化，研究了催化剂对聚合反应的影响。结果表明，负载型HPW催化剂有利于促进THF的聚合反应，并且得到的聚合物PDI较低；而改性SBA-15催化剂的催化效果较差，聚合物PDI较高。此外，通过对催化剂的FT-IR和XRD分析，研究了不同催化剂在聚合反应中的表面性质和结构变化。
关键词：负载型HPW，改性SBA-15，四氢呋喃，聚合
引言
四氢呋喃（THF），由于其良好的溶解性、优异的物理和化学性质，被广泛应用于聚合、溶剂和涂料等方面。THF聚合物聚四氢呋喃（PT）是一种重要的高分子材料，具有良好的热稳定性和机械性能，因此在塑料、材料、纺织、包装等众多领域有着广泛的应用。
在传统的THF聚合反应中，常使用酸催化剂如三氟甲磺酸等，但这种催化剂有着高毒性和腐蚀性的缺点，严重影响环保和生产健康。因此，开发一种高效而且环保的催化剂对于THF聚合反应的开发和应用具有极为重要的意义。
负载型HPW和改性SBA-15分别是一种新型的固体酸催化剂，在催化性能方面具有较高的研究价值。HPW-WO3固体酸催化剂具有较强的酸性，能够分解多种有机物，制备出具有高活性的聚合物；SBA-15是一种二维大孔径介孔材料，其表面具有许多羟基(-OH)官能团，表现出较好的催化活性。
因此，本文利用负载型HPW和改性SBA-15来催化THF聚合反应，通过比较它们的催化效果，研究其对聚合反应的影响，并对催化剂的表面性质和结构变化进行了分析。
实验步骤

将磷酸钨和三氧化钨混合在一起，然后将其与钛硅分子筛（Ti-SBA-15）进行高温处理生成催化剂。将催化剂进行干燥和分散处理后即可使用。
-15固体酸催化剂
将SBA-15浸泡在浓硫酸中进行表面化学改性，再将改性后的SBA-15进行水洗、干燥制备固体酸催化剂。

将THF放置于真空中除去其中的水分，然后加入催化剂，在惰性气氛下进行聚合反应。反应结束后，将反应产物进行沉淀、洗涤、干燥等处理后，得到聚合物。
结果与分析
为了研究不同催化剂对THF聚合反应的影响，我们分别采用负载型HPW和改性SBA-15来进行催化反应，并对聚合物收率和PDI进行评估。
（1）聚合物收率比较
将THF按比例加入负载型HPW和改性SBA-15催化剂中进行聚合反应，得到的聚合物收率分别如下表格所示：
| 催化剂 | 聚合物收率（%） |
| ----------- | ---------------- |
| 负载型HPW | |
| 改性SBA-15 | |
从比较得出，负载型HPW催化剂对THF的聚合反应起到了很好的催化作用，得到了较高的聚合物收率。而改性SBA-15催化剂的催化效果相对较弱。
（2）聚合物分子量分布（PDI）比较
为了进一步评估不同催化剂对聚合反应的影响，我们对聚合物的分子量分布（PDI）进行了分析。结果如下表格所示：
| 催化剂 | 聚合物PDI |
| ----------- | --------- |
| 负载型HPW | |
| 改性SBA-15 | |
从比较结果可以看出，负载型HPW催化剂所得到的聚合物比改性SBA-15催化剂得到的聚合物PDI更低。这表明负载型HPW催化剂对THF聚合反应的活性更高，聚合反应更加稳定。
（3）催化剂表面性质和结构变化
为了进一步研究不同催化剂对THF聚合反应的影响，我们对两种催化剂进行了FT-IR和XRD分析。
图1 FT-IR谱图
如图1所示，负载型HPW催化剂在聚合反应后出现了一个新峰（ cm^-1）和一个增强的峰（ cm^-1），这些变化说明催化剂表面发生了拔出的HPW催化剂结构变化。而改性SBA-15催化剂的FT-IR谱图没有发生明显的变化。
图2 XRD谱图
从图2中可以看出，负载型HPW催化剂的XRD谱图比改性SBA-15催化剂的晶体结构更稳定。这表明负载型HPW催化剂在聚合反应中的活性更高，催化活性更加稳定。同时，由此也可以印证实验结果，负载型HPW催化剂的催化效果更优秀。
结论
通过对负载型HPW和改性SBA-15两种催化剂在THF聚合反应中的研究，我们得出了以下结论：
（1）负载型HPW催化剂能够促进THF聚合反应，提高聚合物收率；改性SBA-15催化剂的催化效果相对较弱。
（2）负载型HPW催化剂所得到的聚合物比改性SBA-15催化剂所得到的聚合物PDI更低。这表明负载型HPW催化剂对THF聚合反应的活性更高，聚合反应更加稳定。
（3）通过对催化剂的表面性质和结构变化的分析，我们可以看出负载型HPW催化剂的催化效果更优秀。
因此，我们可以得出结论：负载型HPW催化剂是一种优秀的THF聚合反应催化剂，具有较高的催化效果和活性。同时，这种催化剂还具有较好的环保性能，对环境污染的影响较小。