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pH响应均三嗪淀粉醚的合成及性能研究

史玉琳  
【摘要】:本文依据叔胺基团和羧基基团分别具有酸性或碱性pH响应能力,分别将其引入到均三嗪结构中,设计合成出具有不同pH响应能力、可亲水/疏水转变的新型均三嗪叔胺型淀粉醚和两性淀粉醚,详细研究了合成条件、水溶液性质及应用性能,希望为设计合成具有pH响应能力的淀粉基功能材料提供新思路和新方法,同时开发出具有潜在应用前景的高性能和高附加值淀粉化学品。 论文首先设计以二甲胺为亲核试剂、三聚氯氰为底物,通过亲核取代反应合成了含有两个叔胺基团的阳离子醚化剂2,4-二(二甲氨基)-6-氯-[1,3,5]-三嗪(BDAT),详细研究了反应条件对BDAT产率的影响,在最优反应条件下,BDAT产率为94%;BDAT对淀粉进行醚化反应制备出新型叔胺阳离子淀粉2,4-二(二甲氨基)-[1,3,5]-三嗪-6-淀粉醚(BDATS),在最佳反应条件下,产物取代度可达1.01,反应效率最高为68.0%。通过IR、13C-NMR等证明得到的阳离子淀粉结构正确。BDATS水溶液性质研究表明:BDATS水溶液具有可逆的pH响应能力,其溶液透光率、Zeta电位、表面张力和粘度等随pH变化而变化;取代度增加,溶液pH突变点向低pH方向移动。 论文设计以氨基乙酸为亲核试剂、三聚氯氰为底物,通过亲核取代反应合成了两性醚化剂2,4-二(羧甲基氨基)-6-氯-[1,3,5]-三嗪(CDT),通过MS、IR、13C-NMR等证明得到的醚化剂结构正确。CDT与淀粉进行醚化反应制备出新型两性淀粉醚2,4-二(羧甲基氨基)-[1,3,5]-三嗪-6-淀粉醚(CDTS),在最佳反应条件下,产物取代度可达0.88,反应效率可达73.4%。IR证明淀粉与CDT发生了醚化反应。CDTS水溶液性质表明其透光率随pH变化呈U形分布。在等电点附近,CDTS水溶液出现相分离,Zeta电位、溶液透光率降低。调控CDTS取代度可以控制其水溶液的pH响应能力。 以BDATS作为絮凝剂对三种阴离子染料进行了絮凝研究,结果表明BDATS对阴离子染料絮凝是通过静电中和和高分子架桥共同作用。在pH为2,取代度为0.63的样品对RR141、AR1和AB324的色度去除率分别为99.5%、97.9%和98.4%,染料絮凝量分别为1158mg/g、873mg/g和2296mg/g。依靠絮凝剂的pH响应特性,絮凝饱和的絮凝剂可以在碱性条件下(pH=8)再生并循环使用。十次再生循环使用表明,絮凝剂对三种染料的平均色度去除率超过96%,絮凝剂平均回收率在75%以上。


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