脂肪酶催化合成超支化聚酯的研究

论文摘要

超支化聚酯是具有高度支化结构的聚合物,在分子末端含有大量功能性基团,如羟基或羧基,其独特的物理和化学特性,在生物医学领域具有广泛的应用前景。传统化学催化反应合成超支化聚酯,需要在较高的温度进行,使用的催化剂可能会残留,凝胶化反应难以控制。与化学催化相比较,酶催化不但简单易行、环境友好、且反应条件温和。利用酶催化丙三醇与其它适宜单体的直接缩聚反应,有可能得到以丙三醇为支化结构的超支化聚酯,从而避免复杂合成步骤。本论文探讨了酶催化直接缩合制备以丙三醇为支化结构的超支化聚酯的方法;研究了有机介质体系中,脂肪酶催化丙三醇、1,6-己二醇与己二酸直接缩合合成超支化聚酯的反应特性,揭示了各相关因素对反应的影响规律;建立高效的脂肪酶催化合成超支化聚酯的反应体系;对所得聚合物的溶解性、热稳定性和结晶性进行了表征和分析。研究发现,底物的预聚合处理是保证酶催化反应顺利实施的关键。利用NMR对所得聚合物的结构进行了表征分析,结果表明,通过脂肪酶Novozym 435催化丙三醇,1,6-己二醇与己二酸的缩合,可以成功合成超支化聚酯。对不同的有机介质进行酶催化缩合反应的研究结果表明,甲苯是较佳的酶催化聚合反应介质。在甲苯介质体系中,最佳的反应温度为70℃。在反应温度为70℃时,适宜的反应时间为48小时;对不同底物组成的研究表明,随反应体系中丙三醇用量的增加,所得聚合物的分子量先增大后减小。本研究还对所得的超支化聚酯的亲水性和热性能等进行了表征和研究。结果表明所得聚合物在水、甲醇和乙醇中的溶解性随丙三醇用量的增加而增大,热稳定性和结晶性随丙三醇用量的增加而下降。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 超支化聚合物的合成
• 1.1.1 缩聚反应
• 1.1.2 活性聚合
• 1.1.3 开环聚合
• 1.2 超支化聚合物的应用
• 1.2.1 超支化聚合物在涂料中的应用
• 1.2.2 超支化聚合物在共混改性中的应用
• 1.2.3 超支化聚合物在生物医药中的应用
• 1.3 酶催化聚合法在超支化聚合物的应用
• 1.3.1 酶催化聚合法简介
• 1.3.2 酶催化聚合法合成聚酯
• 1.3.3 酶催化聚合法合成超支化聚酯的研究进展
• 1.4 课题的研究目的、意义和主要研究内容
• 1.4.1 研究目的和意义
• 1.4.2 研究的主要内容
• 第二章 脂肪酶催化合成超支化聚酯的基本方法的探索
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要材料和试剂
• 2.2.2 主要设备和仪器
• 2.2.3 酶催化合成超支化聚酯的原理
• 2.2.4 酶催化合成超支化聚酯的方法与步骤
• 2.2.5 分析与表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 预聚对脂肪酶催化聚合反应的影响
• 2.3.2 产物结构的表征与鉴定
• 2.4 小结
• 第三章 反应条件对有机介质中脂肪酶催化合成超支化聚酯的影响
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要材料和试剂
• 3.2.2 主要设备和仪器
• 3.2.3 有机介质中脂肪酶催化合成超支化聚酯的实施步骤
• 3.2.4 分子量测试
• 3.2.5 性能测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 酶催化聚合反应条件的影响
• 3.3.2 反应底物的组成和结构对酶催化聚合反应的影响
• 3.3.3 性能测试
• 3.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件