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淀粉接枝共聚物的合成、表征及应用

罗睿  
【摘要】:生物降解性高分子材料是当今高分子材料领域的研究热点之一。淀粉作为一种天然高分子由于来源广泛、价格低廉和具有易生物降解等特点,在生物降解高分子领域占有重要地位,但是由于淀粉加工困难,力学性差,低温水分散性不好,渗透力差等缺点使其应用受到限制。因此对淀粉进行改性显得很重要,采用接枝共聚技术在天然淀粉链上引入某些基团,可以改善淀粉综合性能。淀粉与乙烯基单体的接枝共聚物仅淀粉部分可以降解,但是淀粉的脂肪族聚脂接枝共聚物是一类可完全生物降解的高分子材料,对这类聚合物材料的合成、性质和应用进行研究,对于解决废弃塑料对自然环境的污染具有重要的现实意义。因此,开展这一领域的研究具有十分广泛的前景。 本论文以淀粉为接枝骨架,ε-己内酯和L-丙交酯为接枝单体,分别合成了淀粉/ε-己内酯接枝共聚物(st-g-PCL)和淀粉/L-丙交酯接枝共聚物(st-g-PLA),并用差示扫描量热分析仪、红外光谱仪和X-射线衍射仪对合成的接枝共聚物进行了表征,同时对淀粉接枝共聚物作为尿素缓释膜的性质进行了研究。 实验结果表明: 1.淀粉用甲苯共沸除水,辛酸亚锡为催化剂,在无水无氧氩气保护的条件下与ε-己内酯开环聚合得到了淀粉/ε-己内酯接枝共聚物。用差示扫描量热分析仪、红外光谱仪、X-射线衍射仪和扫描电子显微镜等实验方法表征了共聚物,证明了该共聚物的结构。 2.通过将淀粉糊化,乳酸表面改性,再与L-丙交酯开环聚合得到了淀粉/L-丙交酯接枝共聚物。用差示扫描量热分析仪、红外光谱仪和X-射线衍射仪对合成的接枝共聚物进行了表征,证明了该共聚物的结构。 3.对合成的淀粉接枝共聚物作为尿素缓释膜的性质进行了研究,得到了这样的结论:在水的浸泡下涂膜尿素具有明显的缓释放性能,可以使5秒内就完全溶解的尿素释放时间达到24小时以上,并且释放速度逐渐减慢。从三份样品的比较中可以得出结论:对于st-g-PLA来说,接枝的PLA段越长,包膜尿素的缓释放时间越长,缓释放效果越好;st-g-PCL比st-g-PLA的缓释放效果要好。


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