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木质素磺酸钠功能化材料制备及其性能研究

王煜晟  
【摘要】:木质素(Lignin)是一类结构复杂的芳香性高聚物,也是一类广泛存在于植物体中的生物质材料,具有来源丰富与可再生的特点。但是,复杂的官能团与易变的空间结构不但影响木质素性能,而且限制了其应用领域,因此,大多数木质素作为造纸副产物而被废弃。在石化资源日益枯竭与合成高分子材料引起生态环境恶化的今天,以木质素及其衍生物为原料开发新型功能材料日显重要。本文以木质素磺酸钠(LS)为原料,制备了LS基功能高分子材料,并对制备条件和材料性能进行了研究,以期拓宽木质素的应用领域。论文主要包括如下几部分:第1章,介绍了木质素基本结构单元和在植物体中的存在形式,并就其在造纸工业中提取过程、废浆中提取方法进行简单总结。然后,从材料应用领域出发,重点阐述了木质素功能化材料研究进展。第2章,以木质素磺酸钠(LS)、大豆分离蛋白(SPI)为原料,环氧氯丙烷(ECH)为交联剂,使LS和SPI发生键接反应,制备了木质素磺酸钠键接大豆分离蛋白材料(LS-SPI)。测定了木质素磺酸钠在不同溶剂中的溶解性,及p H对溶解度的影响。采用扫描电镜和红外光谱对LS-SPI结构进行表征,探讨键接生物质材料形成机理,并模拟LS-SPI材料在不同p H溶液中的缓释性能。结果表明:LS-SPI材料对于模型药物罗丹明B(RB)和核黄素都具有缓释能力且缓释率较高,并表现出p H敏感性。第3章,利用木质素磺酸钠三维网络结构,以丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酸β-羟乙酯(HEMA)为单体,N,N-亚甲基丙烯酰胺(MBA)为交联剂,通过自由基聚合,制备了木质素磺酸钠水凝胶(LS-P(AM-HEMA)),采用扫描电镜和红外光谱对水凝胶结构进行表征,并探讨了水凝胶形成机理。考察了LS-P(AM-HEMA)水凝胶抗压能力,测试了水凝胶在不同溶剂中的溶胀性能、盐浓度对溶胀性能影响、消涨动力学,再次溶胀性能及保水率。考察了水凝胶对模型药物RB和牛血清白蛋白(BSA)的负载及缓释性能。结果表明:LS-P(AM-HEMA)水凝胶具有较好的机械性能和柔软度,对不同溶剂具有不同溶胀率,且能够再次溶胀,同时也能减缓水分蒸发,在不同p H溶液中,其对RB和BSA都具有缓释能力,且表现出p H敏感性。第4章,以木质素磺酸钠作为稳定剂,甲基丙烯酸(MAA)、苯乙烯(St)作为单体,通过自由基聚合制备了LS基共聚物微球(LS-PMS)。采用扫描电镜和红外光谱对LS-PMS微球进行表征,并讨论微球形成机理,然后考察了微球的粒径分布、乳化性能及乳液滴尺寸。结果表明:共聚物微球粒径分布较窄,添加LS后的乳液拥有更好的乳化性能,形成的乳液滴尺寸更小,且对p H具有独特的敏感性,同时增加盐浓度,乳化性能会有明显提升。总之,本文利用木质素磺酸钠的结构特点制备了新型材料,并赋予其药物负载与缓释性能、乳化性能,从而拓宽木质素的应用范围,达到废弃天然高分子循环利用的目的,进而减少其对环境的污染。


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