纤维素基接枝改性材料制备—羟乙基纤维素的接枝改性及其生物降解性能研究

论文摘要

本论文利用三甲基硅（TMS）基团改性保护技术,通过改性保护、接枝、脱保护再生法,由羟乙基纤维素（HEC）首次成功地制备了两亲性生物降解接枝聚合物-羟乙基纤维素接枝聚己内酯（HEC-g-PCL）。利用红外光谱（IR）、核磁共振波谱（1H NMR和13C NMR）技术表征了中间产物和终产物的结构,确认了合成得到的聚合物为预期产物;利用1H NMR确定了中间产物三甲基硅的取代度和聚己内酯接枝侧链的重复单元数,测定了聚己内酯侧链的接枝率和ε-己内酯接枝效率;利用X射线衍射法分析比较了各步产物的结晶度,证明终产物HEC-g-PCL的特定材料性能优于PCL均聚物;对新合成的接枝聚合物的热性能进行了热重（TG）和示差扫描量热（DSC）分析,确定了接枝聚己内酯反应后,产物的热稳定性优于HEC;探讨了己内酯开环聚合的反应机理;同时,对接枝聚合物进行了初步的生物降解实验,利用扫描电子显微镜（SEM）观测了产物经过霉菌不同时间降解后的表面形貌,在实验周期内发现羟乙基纤维素接枝聚己内酯后,其表面形貌发生了明显的变化,表明生物降解性能有较大改观,双指示剂滴定法处理活性淤泥降解HEC-g-PCL结果表明,产物HEC-g-PCL在中性淤泥状具有自然活性的土壤中,经四周时间,降解率达8.0%左右。实验结果表明合成产物的生物降解性能有较大改观。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 1 文献综述
• 1.1 纤维素的性质
• 1.1.1 纤维素的结构
• 1.1.2 纤维素的反应特点
• 1.2 纤维素的溶剂体系
• 1.2.1 NaOH 水溶液体系
• 1.2.2 NMMO 体系
• 1.2.3 LiCl/DMAc 体系
• 1.3 纤维素的功能化
• 1.3.1 物理方法
• 1.3.2 化学方法
• 1.3.2.1 氧化反应
• 1.3.2.2 纤维素的醚化、酯化反应
• 1.3.2.3 亲核取代反应
• 1.3.2.4 交联反应
• 1.3.2.5 接枝共聚反应
• 1.4 纤维素接枝共聚
• 1.4.1 纤维素接枝聚合物的命名
• 1.4.2 纤维素接枝共聚的方法
• 1.4.3 纤维素接枝共聚物的表征
• 1.4.3.1 纤维素接枝共聚物的鉴别方法
• 1.4.3.2 支链分子量
• 1.4.3.3 接枝共聚物的结构
• 1.4.4 纤维素接枝共聚物的性能和应用
• 1.4.4.1 粘胶纤维
• 1.4.4.2 薄膜
• 1.4.4.3 纸张
• 1.4.4.4 木材
• 1.4.4.5 其它
• 1.4.5 纤维素衍生物接枝共聚的研究现状及发展方向
• 1.5 课题的提出和意义
• 参考文献
• 2 羟乙基纤维素接枝聚己内酯的合成及表征
• 2.1 仪器设备
• 2.2 试剂及预处理
• 2.3 羟乙基纤维素接枝聚己内酯（HEC-g-PCL）的合成
• 2.4 产物结构表征
• 2.4.1 Zeisel 法测定羟乙基取代度（MS）
• 2.4.2 HEC 接枝聚己内酯的接枝率和接枝效率测定
• 2.4.3 结晶度测试
• 2.4.4 红外光谱（IR）和核磁（NMR）表征产物结构
• 2.5 结果与讨论
• 2.5.1 羟乙基纤维素接枝聚己内酯（HEC-g-PCL）的合成
• 2.5.2 羟乙基取代度（MS）的测定原理及结果讨论
• 2.5.3 己内酯接枝率和接枝效率的测定及结果讨论
• 2.5.4 X 射线衍射分析
• 2.5.5 红外图谱分析
• 1H NMR 分析'>2.5.6¹H NMR 分析
• 13C NMR 分析'>2.5.7¹³C NMR 分析
• 2.6 本章小结
• 参考文献
• 3 羟乙基纤维素接枝聚己内酯的综合热性能分析及反应机理探讨
• 3.1 仪器设备
• 3.2 综合热性能测定的实验条件
• 3.3 综合热性能分析结果与讨论
• 3.3.1 热失重（TG）分析
• 3.3.2 示差扫描量热（DSC）分析
• 3.4 聚合反应机理的探讨
• 3.5 本章小结
• 参考文献
• 4 羟乙基纤维素接枝聚己内酯生物降解性能研究
• 4.1 仪器设备
• 4.2 试剂及预处理
• 4.3 生物降解性能测试实验
• 4.3.1 唯一碳源培养基法生物降解性能测试
• 4.3.2 活性淤泥法生物降解性能测试
• 4.3.2.1 含水率的测定及调节
• 4.3.2.2 活性淤泥的制备和降解实验
• 4.3.2.3 双指示剂滴定法滴定降解结果
• 4.4 表面形貌的观察
• 4.5 生物降解性能测试结果与分析
• 4.5.1 唯一碳源培养基法生物降解性能分析
• 4.5.2 活性淤泥法降解性能分析
• 4.6 本章小结
• 参考文献
• 5 结论
• 个人简介
• 攻读硕士学位期间发表／投稿的论文
• 致谢