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传统的聚乙烯醇缩醛类海绵的制备一般要经历缩合反应和发泡两个过程。缩合反应是指在酸催化下使聚乙烯醇与醛缩合生成聚乙烯醇缩醛化合物;发泡是指通过发泡剂的作用使聚乙烯醇缩醛化合物发泡成聚乙烯醇缩醛海绵。醛是一类毒性较高的有机化合物,用其制备的聚乙烯醇缩醛海绵往往含有游离的醛,对人类的健康也会造成一定的损害。为了降低聚乙烯醇缩醛海绵中游离醛对人类健康的影响,本次研究设定的目标就是制备一种无游离醛的海绵。为此,我们用碳酸二甲酯替代了醛,同时用酯交换反应替代了缩合反应,进而制备了不含游离醛的碳酸聚乙烯醇酯海绵和膨胀石墨/碳酸聚乙烯醇酯复合物海绵。整个论文的研究由以下四个方面的工作组成。1.碳酸聚乙烯醇酯海绵的制备与表征在K2CO3的碱性催化下,用聚乙烯醇和碳酸二甲酯通过酯交换反应合成了碳酸聚乙烯醇酯;然后,用正戊烷为发泡剂,使其发泡成了碳酸聚乙烯醇酯海绵,最后,用IR认证了碳酸聚乙烯醇酯的结构,还用SEM认证了碳酸聚乙烯醇酯海绵的多孔形貌。为了筛选出制备碳酸聚乙烯醇酯海绵的最佳条件,还调查了H2O、K2CO3、PVA、OP-10和正戊烷的剂量对碳酸聚乙烯醇酯海绵的保水性能的影响,以及反应温度和反应时间对碳酸聚乙烯醇酯海绵的保水性能的影响。在这些调查基础上,以最大吸水率为依据,筛选出了利用酯交换-发泡技术制备碳酸聚乙烯醇酯海绵的最佳条件:H2O用量为50.00m L,K2CO3剂量为2.00g,PVA剂量为9.00g,DMC剂量为6.00mL,OP-10用量为4.50m L,反应温度为75℃,反应时间为2.5 h,正戊烷用量为5.00mL。2.碱性膨胀石墨的制备利用超声波法,以-100目的鳞片石墨和三种剂量的碳酸钠为原料,制备了三种碱性膨胀石墨;然后,测定了三种碱性膨胀石墨的pH值分别为:pH(Na2CO3,3.00g)=10.49,pH(Na2CO3,4.00g)=10.61,pH(Na2CO3,5.00g)=10.73;最后,对比K2CO3的碱性,选择了4.00g Na2CO3制备的碱性膨胀石墨作为制备膨胀石墨/碳酸聚乙烯醇酯复合物海绵过程中使用的碱性催化剂。3.膨胀石墨/碳酸聚乙烯醇酯复合物海绵的制备与表征在碱性膨胀石墨的催化下,用聚乙烯醇和碳酸二甲酯通过酯交换反应合成了碳酸聚乙烯醇酯,同时完成了膨胀石墨与碳酸聚乙烯醇酯的掺杂;然后,用正戊烷为发泡剂,使膨胀石墨/碳酸聚乙烯醇酯发泡成了膨胀石墨/碳酸聚乙烯醇酯复合物海绵;最后,用IR认证了膨胀石墨与碳酸聚乙烯醇酯的交联结构,还用SEM认证了膨胀石墨/碳酸聚乙烯醇酯复合物海绵的多孔形貌。为了筛选出碱性膨胀石墨的最佳剂量,还调查了碱性膨胀石墨的剂量对膨胀石墨/碳酸聚乙烯醇酯复合物海绵的保水性能的影响。反应条件为:H2O用量为50.00mL,K2CO3剂量为2.00g,PVA剂量为9.00g,DMC剂量为6.00mL,OP-10用量为4.50mL,反应温度为75℃,反应时间为2.5 h,正戊烷用量为5.00mL,在这些基础上,以最大吸水率为依据,筛选出了利用酯交换-发泡技术制备碳酸聚乙烯醇酯复合物海绵的最佳剂量:碱性膨胀石墨的剂量为1.60g。4.膨胀石墨/碳酸聚乙烯醇酯复合物海绵电性能的研究用环境兆欧表(ACL800)测定了膨胀石墨/碳酸聚乙烯醇酯复合物海绵的表面电阻值,研究了碱性膨胀石墨剂量对其表面电阻值的影响。在此基础上,发现了碱性膨胀石墨的剂量为1.60g时,其表面电阻值为4.36×107ohms/sq。依照表面电阻值和防静电性能的关系,确认了其是一种具有防静电性能的海绵。此外,还研究了相对湿度对其表面电阻值的影响,发现了伴随着相对湿度的增加,其表面电阻值降低。