季铵盐/季鏻盐淀粉接枝共聚物的制备

摘要

淀粉是一种环保、可再生和可降解的天然高分子材料。随着石油供应的减少，淀粉作为化工原料使用已经成为了一种趋势。然而，原淀粉不易溶于水、易糊化和其化学结构决定了淀粉作为材料使用的局限性。为了提高淀粉的使用性能，通常要对淀粉进行改性。常见淀粉改性方法有物理改性、化学改性和生物改性等。淀粉接枝接枝共聚是近几年对淀粉改性的一种重要方法，其实质是淀粉大分子在自由基引发或辐射引发下与乙烯基单体发生共聚反应，使其在水中的溶解性增加，或带有一定电荷。本课题分别通过辐射引发和氧化还原引发制备了几种阳离子型淀粉接枝共聚物，包括二甲基二烯丙基氯化铵型阳离子淀粉基水凝胶，淀粉接枝丙烯酰胺和烯丙基三苯基溴化鳞共聚物，淀粉接枝丙烯酰胺和对乙烯基苄基三丁基氯化鳞，并对它们的制备方法和应用做了系统研究。内容如下:
　　(1)以淀粉(St)为基体，丙烯酰胺(AM)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为原料，N，N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂，采用γ射线辐射引发制备出了一种以淀粉大分子为骨架，AM/DMDAAC/MBA为网的交联网状阳离子型水凝胶。采用红外和核磁的方法对阳离子淀粉基水凝胶的结构进行了分析。在实验条件下，凝胶的平衡溶胀比随着吸收剂量的增加而逐渐减小，而超过3kGy时变化不大;凝胶的平衡溶胀比随着MBA量的增加而减小，而凝胶的吸水速率则增加。
　　(2)采用γ射线辐射引发接枝共聚方法，首次制备了淀粉接枝AM和烯丙基三苯基溴化鳞(TPBC)共聚物。采用FTIR和NMR技术对接枝淀粉进行了结构表征;研究了吸收剂量、单体配比和单体总量对淀粉接枝AM和TPBC聚合反应的影响;同时，对制备的接枝共聚物的抗菌性能做了测试。结果表明:St-g-(AM-coTPBC)共聚物的阳离子度(CD)随吸收剂量的增加逐渐增大，单体总量增加会使产物的CD值增加，单体总量过量时，CD值不再增加;3kGy吸收剂量下，合适的单体配比为m(St)∶m(AM)∶m(TPBC)=6∶8.4∶5.6，最大CD值为0.21，用量为50mg/L时，接触时间30min，对金黄色葡萄球菌的杀菌率为99.72％。
　　(3)采用过硫酸铵和亚硫酸氢钠氧化还原引发剂，以淀粉、AM和对乙烯基苄基三丁基氯化鳞(VBTBPC)为原料制备出了淀粉接枝AM和VBTBPC共聚物。研究了引发剂用量、AM、单体配比和单体总量对接枝效果的影响。结果表明:一定范围内，增加引发剂用量会提高接枝率和接枝效率，以及St-g-(AM-co-VBTBPC)共聚物的阳离子度;AM单体能够对VBTBPC接枝淀粉起到一定的促进作用;单体总量在一定范围内能够提高St-g-(AM-co-VBTBPC)共聚物的CD值;St-g-(AM-co-VBTBPC)共聚物的起始分解温度为262℃。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 淀粉

1．2 淀粉改性

1．2．1 物理改性

1．2．2 化学改性

1．2．3 生物改性

1．2．4 反应挤出

1．2．5 接枝共聚

1．3 淀粉接枝共聚物

1．3．1 单体类型

1．3．2 引发方法

1．3．3 溶液体系

1．3．4 应用领域

1．4 阳离子型淀粉接枝共聚物研究进展

1．4．1 季铵盐型阳离子淀粉接枝共聚物

1．4．2 季鏻盐类乙烯基单体简介

1．5 本课题的研究意义和研究内容概述

2 辐射引发DMDAAC／AM接枝淀粉水凝胶的制备

2．1 实验部分

2．1．1 实验原料和仪器

2．1．2 阳离子型淀粉基水凝胶的辐射制备

2．1．3 红外光谱

2．1．4 核磁测试

2．1．5 平衡溶胀比的测定

2．1．6 失水率和失水速率的测定

2．2 结果与讨论

2．2．1 阳离子型淀粉基水凝胶网络形成机理

2．2．2 阳离子型淀粉基水凝胶的化学结构

2．2．3 吸收剂量对阳离子型淀粉基水凝胶溶胀动力学的影响

2．2．4 吸收剂量对阳离子型淀粉基水凝胶失水动力学的影响

2．2．5 交联剂用量对阳离子型淀粉基水凝胶溶胀动力学的影响

2．2．6 交联剂用量阳离子型淀粉基水凝胶失水动力学的影响

2．3 小结

3 辐射引发淀粉／AM／TPBC接枝共聚物的制备及抗菌性能

3．1 实验部分

3．1．1 实验原料和仪器

3．1．2 St-g-(AM-co-TPBC)共聚物的制备

3．1．3 St-g-(AM-co-TPBC)共聚物的提纯

3．1．4 红外光谱

3．1．5 核磁测试

3．1．6 接枝率和接枝效率的计算

3．1．7 阳离子度的测定和单体的反应效率

3．1．8 抗菌性能测试

3．2 结果与讨论

3．2．1 St-g-(AM-co-TPBC)共聚物的结构

3．2．2 吸收剂量对接枝聚合和抗菌性能的影响

3．2．3 单体配比对接枝聚合和抗菌性能的影响

3．2．4 单体总量对接枝聚合和抗菌性能的影响

3．2．5 St-g-(AM-co-TPBC)共聚物用量对抗菌性能的影响

3．3 小结

4 化学引发淀粉接枝AM／VBTBPC共聚物的制备

4．1 实验

4．1．1 实验原料和仪器

4．1．2 St-g-(AM-co-VBTBPC)阳离子接枝共聚物的制备

4．1．3 接枝聚合参数的计算

4．1．4 St-g-(AM-co-VBTBPC)共聚物阳离子度的测定

4．1．5 红外光谱

4．1．6 核磁测试

4．1．7 X射线衍射

4．1．8 扫描电镜

4．1．9 热分析

4．2 结果与讨论

4．2．1 St-g-(AM-co-VBTBPC)共聚物的结构

4．2．2 St-g-(AM-co-VBTBPC)共聚物的结晶性

4．2．3 St-g-(AM-co-VBTBPC)共聚物的形貌

4．2．4 St-g-(AM-co-VBTBPC)共聚物的热降解性能

4．2．5 引发剂用量对接枝聚合的影响

4．2．6 丙烯酰胺用量对接枝聚合的影响

4．2．7 单体配比对接枝聚合的影响

4．2．8 单体总量对接枝聚合的影响

4．3 小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 淀粉接枝共聚物的研究前景

参考文献

硕士期间的科研成果

致谢