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《武汉大学》 2004年
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甲壳素衍生物/聚氨酯复合材料的结构与性能

曾鸣  
【摘要】:基于石油资源的合成高分子材料大量使用,造成环境污染,而且70年后将面临石油资源逐渐枯竭的威胁,因此当前高分子科学与技术面临新的挑战。基于可再生的动物、植物和微生物资源的天然高分子将可能成为未来高分子材料的主要化工原料,所以可再生资源的研究已成为21世纪国际基础化学的前沿领域之一。甲壳素是重要的海洋生物资源,其总产量大约为15万吨/年,主要来源于虾壳、蟹壳、昆虫壳等。壳聚糖是甲壳素脱去55%以上的N-乙酰基的产物。然而,甲壳素和壳聚糖不易加工且易脆从而限制了其应用,但它们含有丰富的羟基和氨基,可进行化学和物理改性。聚氨酯是一种易形成网络的弹性材料,而且它与聚多糖共混后可生物降解。当一种线型高分子穿透在另一种高分子网络中,则形成半互穿聚合物网络(semi-IPN)结构,可明显改善其力学性能。为此,本论文通过IPN技术将甲壳素和壳聚糖衍生物与聚氨酯合成新型生态环境材料。同时,运用先进仪器和新方法研究这些复合材料的组成、结构、相容性、界面作用和性能之间的关系。 本工作的主要创新成果包括以下几点。(1)用一种改良的新方法合成甲壳素的水溶性阴离子衍生物—羧甲基甲壳素,并成功地将它与水性聚氨酯共混得到具有良好力学性能、热稳定性以及耐有机溶剂的共混膜。(2) 首次揭示亲水性和憎水性固体模板对水性聚氨酯/羧甲基甲壳素半-IPN材料结构和性能的影响很大;已证明在聚四氟乙烯模板上流延形成的这种半-IPN膜比在玻璃模板上制备的膜具有更高的密度、力学性能、热稳定性和耐溶剂性。(3) 首次用非晶态硝化壳聚糖和半晶态聚酯型聚氨酯预聚物合成半-IPN材料;揭示当硝化壳聚糖含量从5 wt%增加到30 wt%时,用三羟甲基丙烷作外交联剂制备的半-IPN材料,其力学性能、耐热性和防水性明显改善。(4) 阐明预聚反应温度和预聚物固化温度对聚酯型聚氨酯的结晶行为、形貌和力学性能的影响:揭示由90至100℃下反应的聚酯型聚氨酯在60℃固化可制得具有较高力学强度和优良弹性的材料。(5)由半晶态聚酯型聚氨酯预聚物与非晶态硝化壳聚糖成功合成半-IPN结构的弹性材料;阐明固化温度对该半-IPN材料结构、结晶行为和性能的影响。 本论文研究的主要内容和结论分为以下几个部分。用一种改良的新方法合成甲壳素的水溶性阴离子衍生物—羧甲基甲壳素,并且用它与水性聚氨酯在水体系中共混后于玻璃模板上流延制备出共混膜。首先,采用高分子稀溶液的粘度法预测水性聚氨酯(WPU)与羧甲基甲壳素(CMCH)在水溶液中共混的可能性,由此得到它们的相容性参数表明,在所有的共混比例范围内,水性聚氨酯和羧甲基甲壳素具有较好的相容性或部分相容性。然后,通过红外光谱(IR)、广角X-射线衍射(WXRD)、动态力学分析(DMA)和紫外光谱(UV)测试表明,CMCH含量从15 wt%增加到95 wt%时,共混膜均具有较好的相容性或部分相容性,从而支持了稀溶液粘度法得到的结论。实验结果揭示共混膜中水性聚氨酯和羧甲基甲壳素之间形成分子间氢键, 增强了共混组分间的界面粘结。与单纯水性聚氨酪相比,梭甲基甲壳素的加入使共 混膜的力学性能、热稳定性以及耐有机溶剂性能都显著提高。 为了研究亲水性和僧水性固体模板对半一IPN材料结构与性能的影响,将水性聚 氨醋、梭甲基甲壳素和交联剂在水体系中共混后,分别在亲水性玻璃模板和僧水性 聚四氟乙烯模板上流延并且固化形成半.正N膜.由衰减全反射红外光谱 (ATR一FTIR)、DMA和UV等分析结果指出,流延于玻璃模板和聚四氟乙烯模板的 共混膜中梭甲基甲壳素的含量分别低于35wt%和65Wt%时,共混膜具有较好的相容 性,导致共混膜的透光率、热稳定性和力学强度高于单纯WPU膜。值得注意的是, 在所有的共混比例范围内,以聚四氛乙烯为模板的共混膜比以玻璃为模板的共混膜 具有更好的相容性以及更高的储能模量、热稳定性、拉伸强度和耐溶剂性能。它们 性能的差别是由于在聚四氟乙烯模板上制备的共混膜具有较高的密度。由此认为, 流延于聚四氟乙烯模板的两种含亲水基的共混高分子因受到模板表面的排斥而挤向 内部,并彼此紧密地缠结在一起而形成致密的内部结构。从而证明,固体模板的亲 水性和僧水性强烈地影响流延膜的结构和性能,对于具有亲水性特征的共混高分子 材料,使用僧水性模板比采用亲水性模板更能有效地提高膜的相容性和物理性能。 在此,提出一种模型描述水性聚氨酷和狡甲基甲壳素与僧水性模板表面的相僧性作 用,致使这两种大分子被模板排斥而挤向内部并互相穿透而形成致密的半一企N结构。 为研究不同的交联方法和硝化壳聚糖含t对共混膜的结晶行为和相容性的影 响,将聚醋型聚氨酷(PU)分别通过三轻甲基丙烷(下MP)的轻基进行外交联以及 聚氨醋预聚物本身的NCO基团进行内交联,并与硝化壳聚糖(NCH)共混后流延制 备半.IPN材料,依次编号为PtJNT和Pt网JN。ATR.FTIR的分峰技术和WXRD的测试 结果显示,PUNT膜的结晶度比聚氨酷膜有显著降低,表明外交联的PUNT膜中共 混组分PU和NCH之间存在较强的分子间相互作用和较完全的穿透和缠结,从而破 坏了聚氨酷原有的有序排列。一系列实验结果揭示,当NCH含量从5 wt%提高至30 M%时?
【学位授予单位】:武汉大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TB332

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【引证文献】
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1 杨丑伟;王香梅;张晶;郭燕鸿;;壳聚糖/聚氨酯复合材料研究进展[J];化学推进剂与高分子材料;2011年04期
2 靳园敏;王鸿儒;;水性聚氨酯皮革涂饰剂的改性研究[J];中国皮革;2011年21期
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1 刘玉章;季铵盐壳聚糖/聚氨酯共混膜的制备及其在织物上的应用研究[D];西安工程大学;2012年
【参考文献】
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1 陈新,李文俊,钟伟,卢玉华,于同隐;壳聚糖-丝心蛋白合金膜的研究(Ⅰ)——合金膜的结构及其对丝心蛋白吸水性和机械性能的改善[J];高等学校化学学报;1998年02期
2 杨福顺,卓仁禧;侧链含5-氟尿嘧啶甲壳胺的合成及其抗肿瘤活性的研究[J];高分子学报;1990年03期
3 王武生,潘才元,曾俊,阮德礼,钟锋;交联聚氨酯水分散体的合成[J];高分子学报;2000年03期
4 赵孝彬,杜磊,张小平,郑剑;聚合物共混物的相容性及相分离[J];高分子通报;2001年04期
5 陈永东,杨桂生;工程塑料的发展方向[J];高分子通报;1999年03期
6 彭慧,黄光佛,鲁琴,李盛彪,黄世强;有机硅复合乳液聚合的动力学特征和成核机理[J];功能高分子学报;2000年02期
7 刘军;鞠天成;陈炳泉;白乃斌;江畹兰;;木薯醚化淀粉填充聚氨酯弹性体的力学性能及结构形态的研究[J];合成橡胶工业;1993年06期
8 李延科,凌爱莲,桑鸿勋,武青;丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液性能的研究[J];化工新型材料;2000年05期
9 曾俊,王武生,阮德礼,钟锋;改性聚氨酯乳液在无粉检查手套中的应用[J];化工新型材料;2000年07期
10 李芝华,李菊仁;丙烯酸树脂改性的水性聚氨酯热行为分析[J];湖南师范大学自然科学学报;1999年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐世忠,孟红,翁志学,黄志明,潘祖仁;硬PVC低发泡管材的生产及结构剖析[J];工程塑料应用;1995年06期
2 申长雨,陈静波,刘春太,李倩;塑料成型加工讲座(第二讲) 塑料添加剂及成型物料配制[J];工程塑料应用;1999年04期
3 朱伟平;硅油用量对ABS/硅油混合物性能的影响[J];工程塑料应用;1999年06期
4 陈红兵,陈长江,杨秉新,李滨耀,张皓瑜;聚烯烃弹性体接枝率对其增韧PA1010的影响[J];工程塑料应用;1999年11期
5 张吉鲁,何杰,李学,王喜梅,杨春兵;改性尼龙66开发现状及应用研究[J];工程塑料应用;2000年05期
6 高树理,柴孟贤,张明习;透波复合材料的研究进展[J];工程塑料应用;2000年05期
7 陶国良,毛科人,汝海林;高聚合度聚氯乙烯材料的加工改性研究[J];工程塑料应用;2000年09期
8 周春怀,王延伟,杨军忠;高刚性、高韧性、高流动性聚丙烯的研制[J];工程塑料应用;2001年03期
9 杜夕彦,宁荣昌,陈卫星;国内聚氯乙烯共混增韧改性研究进展[J];工程塑料应用;2001年03期
10 伍学诚,解孝林;高耐磨超高分子量聚乙烯改性研究进展[J];工程塑料应用;2001年05期
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1 赵欣宇;吴景贵;;浅谈新型农用化学品:保水剂[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2011年
2 卢晓林;陈少平;陈孝行;程权;;造纸助剂HPAMSTX-N21在再生瓦楞纸浆中的应用[A];中国化学会第十二届全国应用化学年会论文集[C];2011年
3 弭光宝;李培杰;;金属/聚合物传导复合材料界面层特征分析[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(下册)[C];2008年
4 王东;齐宏进;;磁控溅射法制备防水透湿织物初探[A];'2001功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2001年
5 李文峰;王国建;;增容改性的低D_k、D_f氰酸酯/双马来酰亚胺树脂研究[A];第十届中国覆铜板市场·技术研讨会论文集[C];2009年
6 袁飞虎;蔡炳松;刘述梅;赵建青;;回收PET的扩链增韧工程塑料化改性[A];低碳技术与材料产业发展研讨会论文集[C];2010年
7 颜正义;游长江;贾德民;;微波改性废胶粉-玻璃微珠-粘土复合填充环氧树脂的研究[A];低碳技术与材料产业发展研讨会论文集[C];2010年
8 程贤甦;林俊鸿;马海峰;;片式聚吡咯铝电解电容器的研究进展[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(2)[C];2007年
9 曾东海;熊国宣;;有机磁性结构型化合物的研究进展[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(3)[C];2007年
10 李求进;张世杰;樊晓华;焦宇;;苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物与酚醛树脂共混体系相形态控制研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(7)[C];2007年
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7 姚雷;含苯胺链段的电活性聚合物的设计合成及其性质的研究[D];吉林大学;2011年
8 李慧;受限条件下复杂流体结构及动力学特征的耗散粒子动力学模拟研究[D];吉林大学;2011年
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8 薛玉华;快速响应性敏感大孔水凝胶的制备及其溶胀性能研究[D];中国海洋大学;2010年
9 舒强;PP/ABS共混体系的相容性及结晶行为的研究[D];湘潭大学;2010年
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1 侯澎涛;乐园;陈建峰;;水性丙烯酸酯/聚氨酯复合乳液的合成及性能研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);2009年S1期
2 刘新;陈海相;陈维国;;季铵盐改性壳聚糖的制备及抗菌性能研究[J];纺织高校基础科学学报;2009年01期
3 郝荣耀;隋淑英;朱平;;聚四氟乙烯—壳聚糖复合膜的制备和性能研究[J];纺织科学研究;2006年04期
4 徐旭凡;;多功能聚氨酯涂层织物的制备及性能[J];纺织学报;2006年03期
5 朱宁香;叶代勇;陈焕钦;;低温柔韧型水性聚氨酯丙烯酸酯复合分散体的合成与性能[J];广东化工;2007年05期
6 郑化,杜予民;纤维素/羧甲基壳聚糖共混膜结构与抗菌性能[J];高分子材料科学与工程;2002年04期
7 彭志平,刘朋生,梁宝峡,陈少军;壳聚糖-聚氨酯复合膜的结构与性能[J];高分子材料科学与工程;2005年03期
8 张灿;丁娅;平其能;;新型两亲性N-烷基-N-季铵化壳聚糖衍生物的制备与表征[J];高分子材料科学与工程;2006年04期
9 陈玉波;徐卫林;左丹英;;壳聚糖微粉对聚氨酯多孔膜结构和性能的影响[J];高分子材料科学与工程;2009年07期
10 刘冠峰,陈建勇,周雪梅,王蔚;壳聚糖与水分散型聚氨酯共混膜的结构与性能[J];高分子材料科学与工程;1998年06期
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1 范金石;甲壳低聚糖类表面活性剂的制备及其性能研究[D];青岛海洋大学;2002年
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1 封严;聚氨酯系共混膜及其分离性能的研究[D];天津工业大学;2000年
2 王晓英;丝素/聚氨酯共混膜的研究[D];苏州大学;2002年
3 周宏伟;壳聚糖季铵盐的制备及其膜透气性的研究[D];广西大学;2004年
4 彭志平;壳聚糖、甲壳素/聚氨酯复合材料的研究[D];湘潭大学;2004年
5 李伟;蛋白改性聚氨酯皮革涂饰剂的研究[D];郑州大学;2007年
6 刘小帅;壳聚糖共混膜的制备及吸附性能研究[D];大连理工大学;2008年
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【二级参考文献】
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1 杨宏;聚合物共混界面[J];北京化工学院学报;1987年01期
2 宋国君,舒文艺;聚合物基纳米复合材料[J];材料导报;1996年04期
3 曾一兵,张廉正,彭维周,于翘;橡胶和树脂共混物的形态、相分离和动态力学行为[J];复合材料学报;1991年01期
4 孔祥正,阚成友,罗东,袁青;有机硅改性丙烯酸酯共聚乳液合成方法及胶膜性能的研究[J];高等学校化学学报;1995年11期
5 唐萍,李光宪,黄锐;多组分聚合物体系热力学理论研究进展[J];高等学校化学学报;1998年03期
6 刘业,杨波,周显志,潘才元;聚(1,3-二氧环庚烷)二醇类聚氨酯的相态结构——软段链结构对聚氨酯相态结构的影响[J];高等学校化学学报;1999年03期
7 肖萍,蔡开杰,赖燕明;涂布白板纸印刷适性的评价[J];广东造纸;1997年01期
8 刘文忠,刘景江,林合,韩孝族;交联对聚己二酸乙二醇酯聚氨酯/甲基丙烯酸甲酯交联聚合物的力学阻尼、相容性及形态的影响[J];高分子学报;1990年03期
9 黄玉惠,宋默,丛广民;羧化聚苯醚与聚苯乙烯共混体系相分离初期分子量影响的光散射研究[J];高分子学报;1991年06期
10 宋默,黄玉惠,丛广民,姜炳政;聚甲基丙烯酸甲酯/聚醋酸乙烯酯共混相分离过程的标度行为与逾渗结构[J];高分子学报;1992年04期
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10 ;拜耳SIA法便于聚氨酯混合物加入填料[J];塑料科技;2011年04期
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1 赵盖;王廷梅;王齐华;;聚氨酯复合材料摩擦性能研究进展[A];甘肃省化学会二十六届年会暨第八届中学化学教学经验交流会论文集[C];2009年
2 赵盖;王廷梅;王齐华;;玻璃纤维增强聚氨酯复合材料的制备与摩擦学性能研究[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
3 方少明;唐佳友;高丽君;周立明;杨俊雅;;不同聚醚二元醇对碳纳米管/聚氨酯复合材料性能的影响[A];中国化学会第十二届全国应用化学年会论文集[C];2011年
4 叶心亮;余瑞芳;李媛媛;罗颖;董先明;;羟基磷灰石/聚氨酯复合材料的制备与表征[A];2010年全国高分子材料科学与工程研讨会学术论文集(下册)[C];2010年
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1 王丽华;应对气候变化,拜耳在行动[N];中国化工报;2009年
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3 齐文;奇瑞联手拜耳科技研发前沿材料技术[N];中国工业报;2011年
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1 代晓丽;纤维增强聚氨酯复合材料的制备和性能研究[D];武汉理工大学;2011年
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