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摘 要

超声是指无法被人耳听到的声波。自18世纪人们发现超声后，超声的地位越来越重要。当它应用于化学反应时，所形成的空化泡会液体中猛烈地溃陷，并产生微流、搅拌、湍流、微喷射、冲击波等现象，在极短的时间内产生几千度的局部高温，促进化学反应发生。超声不仅可以提高了转化率和产量，而且可以改变反应路径，在各种反应系统中提高反应速率，是一种非常实用的手段，广泛的应用于生物、化学、电化学等方面。另外，利用超声协同压电材料BaTiO₃可以极大提高聚合物的反应速度和聚合度，本文主要内容如下：

首先以2-（氯甲基）吡啶盐酸盐和2-（氨甲基）吡啶为原料，得到产物三（2-吡啶基甲基）胺配体（TPMA），再与CuBr₂反应得到CuBr₂/TPMA催化剂，最后CuBr₂/TPMA催化剂加入MMA，在超声与压电材料BaTiO₃协同作用下进行聚合反应。

关键词：超声 超声化学 压电材料

Application of Ultrasonic Collaborative Piezoelectric Materials in Polymer Synthesis

ABSTRACT

Ultrasonic,which can not be heared asonic wave by person’s ears.Since eighteen certury,person who discoverd ultrasonic,then its position is increasing of importance.When it is applied to chemical reactions, the cavitation bubbles formed will collapse violently in the liquid, and produce the phenomenon of microflow stirring,turbulent microjet and shock wave,In a very short period of time to produce a few thousand degrees of local high temperature, promote the occurrence of chemical reactions.Ultrasound can not only improve the conversion rate and yield,but can change the reaction path, improve the reaction rate in all kinds of reaction system, which is a very useful way,widely used in electrochemistry and biochemistry etc. In addition, the using of ultrasonic synergy BaTiO₃ piezoelectric materials can greatly enhance the response speed and degree of polymerization of polymer,The main content of this paper is as follows:

Firstly, 2-(chloromethyl) pyridine hydrochloride and 2-(aminomethyl) pyridine were used as raw materials to obtain the product Tri (2-pyridinyl methyl) amine ligand(TPMA). Then, the product (2-pyridine methyl) amine ligand was reacted with CuBr₂ to obtain a CuBr₂/TPMA catalyst. Finally, the CuBr₂/TPMA catalyst was added to MMA for polymerization under the synergistic effect of ultrasound and piezoelectric material BaTiO₃.

Key Words:Ultrasound;Sonochemistry;Piezoelectric materials.

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1 前言 1

1.2 超声 2

1.2.1 简介 2

1.2.2 超声在有机合成应用 2

1.2.3 超声的局限 2

1.3 声空化理论 3

1.3.1 空化泡的生成 3

1.3.2 空化泡的长大 3

1.3.3 空化泡的崩溃 4

1.3.4 影响空化的因素 6

1.4 压电材料 7

第二章 甲基丙烯酸甲酯（MMA）聚合、表征及性能 10

2.1 合成路线 10

2.2 实验 10

2.2.1 试剂和仪器 10

2.2.2 三（2-吡啶基甲基）胺配体的合成 11

2.2.3 CuBr₂/TPMA催化剂合成 11

2.2.4 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）合成 12

2.2.5 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）与单体分离 12

2.3 结果与讨论 13

2.4 实验总结 18

第三章 结论与展望 20

参考文献 21

致 谢 23

第一章 文献综述

1.1 前言

超声是指无法被人耳听到的声波，早在18世纪，意大利传教士兼生物学家斯帕兰扎尼就发现了超声的存在。200年后，超声逐渐步入人们的视野，越来越多的学者对超声的作用进行研究：1927年，卢米斯首次提出了超声对化学和生物反应的影响；10年后的1937年，布罗胡尔特^[1]发现了超声可以导致生物有机物降解；在1982年，慕克努等人^[2]使用自旋捕获和ESR测量了超声分解水时形成的H·和OH·.并研究不同频率对羟基自由基形成的影响^[3,4]；之后，人们对超声的研究越来越深刻，出版了大量文献与书籍对其进行阐述。研究人员发现，超声比光穿透得更深，且在非均匀体系或凝胶中不受光散射的影响，能够提高了转化率和产量，改变反应路径，在各种反应系统中提高反应速率，是一种非常实用的手段。他们将超声划分为不同种类，并在实际生产中进行应用，如食品技术方面、化学方面和在物理方面等。

空化现象是指超声作用下液体中的化学活动在液体中气态气泡自发形成、生长并最终破裂的结果，这一过程被称为“声空化理论”。由此发展来的学科就是声化学。在1895年，桑尼克罗夫特和巴纳比通过观察潜水艇的螺旋桨，首次提出空化现象；22年后的1917年，罗德·瑞利^[5]首次提出了数学模型描述在不可压缩液体中的空化现象。超声促进聚合物合成主要依据空化现象。

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