离子液体对壳聚糖溶解性能的研究

【摘要】：壳聚糖在自然界中是一种含量丰富、可再生的糖类化合物。但是,壳聚糖不能够溶解于常见的有机溶剂中,这在一定程度上限制了壳聚糖的广泛应用。离子液体具有蒸气压极低、不挥发、不易燃、结构和性质可调节等优点,作为溶解壳聚糖的一种新型、绿色介质受到人们越来越多的关注。但是,人们对离子液体溶解壳聚糖的作用机制还不清楚,并且对使用不同离子液体或沉淀剂再生出的壳聚糖的形貌和结构性质还不了解。因此,作为国家863项目资助课题(NO.2007AA05Z454)的一部分,本文设计合成了一系列阴、阳离子结构不同的离子液体,研究了这些离子液体对壳聚糖的溶解性能,较系统地分析了这些离子液体的结构对壳聚糖溶解性能的影响,讨论了离子液体溶解壳聚糖的可能机制。同时,还较系统地研究了再生壳聚糖材料的外观、热稳定性和结构等。主要研究内容如下： 1、根据离子液体结构和性能的关系,设计合成了一系列离子液体,它们的阳离子分别为：1-丁基-3-甲基咪唑[C4mim]+、1-烯丙基-3-甲基咪唑[Amim]+和1-乙基-3-甲基咪唑[C2mim]+,阴离子分别为甲酸根[HCOO]-、乙酸根[CH3COO]-、丙酸根[CH3CH2COO]-、丁酸根[CH3CH2CH2COO]-、乙醇酸根[HOCH2COO]-、甘氨酸根[H2NCH2COO]-、乳酸根[CH3CHOHCOO]-、苯甲酸根[C6H5COO]-和二氰胺根[N(CN)2]-等,并利用核磁共振技术对这些离子液体进行了表征。 2、测定了壳聚糖在离子液体中的溶解度,研究了壳聚糖的溶解度随温度变化的规律,并且利用’H NMR和溶剂化显色紫外／可见探针研究了离子液体的阴离子、阳离子的结构对壳聚糖溶解度的影响。结果表明：离子液体的氢键接受能力对壳聚糖的溶解度有较大影响,具有较强氢键接受能力的离子液体可以更好地溶解壳聚糖。 3、以[C4mim][CH3COO]为例,在110℃测定了[C4mim][CH3COO]和[C4mim][CH3COO]/壳聚糖体系的13C NMR化学位移,分析了壳聚糖在离子液体中的溶解机制。结果表明：壳聚糖主链上的-NH2或-OH上的H与离子液体阴离子上的O形成氢键,同时离子液体咪唑环上的2位H等也与壳聚糖的-NH2上的N或-OH上的O发生氢键相互作用,从而破坏了壳聚糖分子内、分子间的氢键网络结构,导致壳聚糖在离子液体中的溶解。 4、利用水、乙醇、丙酮和乙腈四种不同的沉淀剂从[C4mim][CH3COO]、[Amim][CH3COO]、[C2mim][CH3COO]和[C4mim]Cl等离子液体/壳聚糖溶液中对壳聚糖进行再生,分析了不同沉淀剂对再生壳聚糖外观的影响,并通过傅立叶红外光谱、热重分析和X射线衍射等技术对再生壳聚糖材料进行了表征。结果表明：离子液体的结构仅影响再生壳聚糖的外观和热稳定性,沉淀剂的性质则影响壳聚糖的再生速度、外观、分子结构及热稳定性。

【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：O636.1