论文题目: 纤维素基高分子表面活性剂的合成及性能表征
论文类型: 博士论文
论文专业: 应用化学
作者: 魏玉萍
导师: 于九皋,程发
关键词: 纤维素,纤维素辛酰酯,纤维素月桂酰酯,纤维素辛酰酯硫酸钠,临界胶束聚集浓度,胶束形态
文献来源: 天津大学
发表年度: 2005
论文摘要: 纤维素是地球上最为丰富的可再生资源,利用纤维素为原料开发一种无毒、无污染的环境友好的高分子表面活性剂,不仅可以解决当前石油工业的能源危机,而且可以为纤维素的合理利用开辟新的途径,同时得到的表面活性剂有望生物降解,因此具有重大的现实意义。本文以聚合度为280的纤维素为原料,溶液化后,与长链脂肪酰氯进行酯化反应,对纤维素主链引入疏水链段,得到的纤维素长链脂肪酸酯再进行硫酸酯化,以引入亲水链段,创造性地制备了一种新型结构的纤维素类高分子表面活性剂,并将纤维素的新溶剂体系LiCl/DMAc引入到高分子表面活性剂的合成当中,同时还测定了该表面活性剂临界聚集浓度下的表面张力、胶束形态与尺寸,主要内容及结论如下:1.选用聚合度分别为280、643、850三种纤维素为研究对象,经去离子水、甲醇、DMAc溶剂交换后,溶于LiCl/DMAc中,利用高级流变仪对三种纤维素LiCl/DMAc溶液的流变行为进行了研究,动态流变实验结果表明,在实验选择的频率范围,纤维素的LiCl/DMAc溶液体系基本呈粘弹体行为,即G′随频率的增加而增加, G″起初也增加,到G′变化最快的频率时, G″达到最大值;力学内耗tanδ随着频率的增大而降低直至趋于0;从G′与G″交点处的储量Gc,可以推断出三种不同聚合度纤维素分子量的分散性次序:2#>3#>4#;纤维素溶液温度由50℃升高到80℃时,由于分子运动加快,储能模量G′和耗能模量G″交点处的储量Gc值较低,且频率也相应地降低, tanδ有不同程度地增大。这些研究结果为纤维素LiCl/DMAc溶液的实际应用提供理论基础。2.以辛酰氯为酰化试剂,三乙胺为缚酸剂,在纤维素的LiCl/DMAc均相溶液中,制备了DS=0.43的纤维素辛酰酯,FT-IR、元素分析、CP/MAS 13C-NMR、X-ray及SEM等测试手段对其结构及性质进行了表征;得到的DS=0.43的纤维素辛酰酯作为原料,HClSO3/DMF为硫酸化试剂,45℃左右,5.5h制备了纤维素辛酰酯硫酸钠,FT-IR和13C-NMR的测试结果表明,纤维素辛酰酯硫酸钠（ESC）这种新型结构高分子表面活性剂的成功合成,ICP分析结果表明,硫酸钠的取代度可达0.543,基本可以满足表面活性剂的亲水性要求。本研究打破了传统纤维素类高分子表面活性剂先亲水后疏水改性的合成方法,并将纤维素的LiCl/DMAc溶剂体系引入到高分子表面活性剂的合成当中,成功地合成了纤维素辛酰酯硫酸钠这种结构新型的纤维素类高分子表面活性剂,为纤
论文目录:
第一章 文献综述
1.1 引言
1.2 纤维素的性质
1.2.1 纤维素的结构
1.2.2 纤维素化学反应的特点
1.3 纤维素的溶剂体系
1.3.1 NaOH 水溶液体系
1.3.2 NMMO 体系
1.3.3 LiCl/DMAc体系
1.4 纤维素的功能化
1.4.1 物理方法
1.4.2 化学方法
1.4.2.1 氧化反应
1.4.2.2 纤维素的醚化、酯化反应
1.4.2.3 亲核取代
1.4.2.4 接枝共聚
1.4.2.5 交联
1.5 纤维素用作高分子表面活性剂的研究进展
1.5.1 改性方法-大分子反应
1.5.1.1 含长链烷基纤维素类表面活性剂
1.5.1.2 含碳氟基团纤维素类表面活性剂
1.5.2 接枝共聚
1.6 纤维素液晶的研究进展
1.7 纤维素用作天然高分子表面活性剂存在的问题及发展趋势
1.8 本研究的目的和意义
第二章 纤维素的溶液化
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 原料
2.2.2 仪器及设备
2.2.3 纤维素的溶解
2.2.3.1 原纤维素的溶解
2.2.3.2 溶剂交换纤维素的溶解
2.2.3.2.1 溶剂交换纤维素的制备
2.2.3.2.2 纤维素溶液的制备
2.2.4 产物表征
2.2.4.1 傅立叶红外测试
2.2.4.2 X-射线衍射光谱测试
2.2.4.3 扫描电镜测试
2.2.4.4 纤维素溶液的流变性及动态频率扫描测定
2.4 结果与讨论
2.4.1 纤维素溶液化条件的确定
2.4.2 红外光谱表征
2.4.3 X-射线光谱谱图
2.4.4 SEM扫描电镜照片分析
2.4.5 流变曲线
2.4.6 动态频率扫描曲线
2.5 小结
第三章 纤维素长链脂肪酸酯及其它酯的制备
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 药品及原料
3.2.2 仪器及设备
3.2.3 纤维素溶液的制备
3.2.4 长链脂肪酸纤维素酯的制备
3.2.5 纤维素对甲苯磺酰酯的制备
3.2.6 长链纤维素脂肪酸酯的精制
3.2.7 纤维素及其酯化产物
3.2.8 产物表征
3.2.8.1 傅立叶红外测试
3.2.8.2 固体核磁共振(CP/MAS ~(13)C-NMR)测试
3.2.8.3 元素分析
3.2.8.4 差示扫描量热法
3.2.8.5 X-射线衍射光谱测试
3.2.8.6 扫描电镜测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 纤维素长链脂肪酸酯及磺酰酯的制备
3.3.2 红外光谱分析
3.3.3 CP/MAS ~(13)C-NMR核磁谱图分析
3.3.4 元素分析
3.3.5 差示扫描量热分析
3.3.6 X-射线衍射分析
3.3.7 扫描电镜分析
3.4 小结
第四章 纤维素类表面活性剂的合成
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 药品及原料
4.2.2 仪器及设备
4.2.3 磺化试剂的制备
4.2.4 纤维素硫酸酯的合成
4.2.5 纤维素辛酰酯的磺化
4.2.6 纤维素辛酰酯硫酸盐的精制
4.2.7 环氧丙基二甲基十四烷基氯化铵的制备
4.2.8 葡萄糖表面活性剂的制备
4.2.9 CH_3O(CH_2CH_2O)_6CH_2CH_2OH的磺酰化
4.2.10 CH_3O(CH_2CH_2O)_6CH_2CH_2I的合成
4.2.11 纤维素非离子表面活性剂的合成
4.2.11.1 以棉短绒为原料的合成方法一
4.2.11.2 以醋酸纤维素(DS=2.43)为原料的合成方法
4.2.11.3 以棉短绒为原料的合成方法二
4.2.12 产品的表征
4.2.12.1 傅立叶红外测试
4.2.12.2 ~(13)C-NMR测试
4.2.12.3 等离子体发射光谱
4.2.12.4 元素分析
4.3 结果与讨论
4.3.1 纤维素辛酰酯硫酸化条件的确定
4.3.2 红外谱图分析
4.3.2.1 纤维素及其硫酸酯的红外谱图分析
4.3.2.2 纤维素辛酰酯及其硫酸酯的红外谱图
4.3.2.3 葡萄糖及其得到的表面活性剂的红外谱图
4.3.2.4 纤维素及其聚氧乙烯醚的红外谱图分析
4.3.3 ~(13)C-NMR测试谱图分析
4.3.4 元素分析结果
4.3.5 ICP 分析结果
4.4 小结
第五章 纤维素表面活性剂的性能及结构表征
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 原料及药品
5.2.2 仪器及设备
5.2.3 产物性能表征
5.2.3.1 表面张力的测定
5.2.3.2 纤维素基表面活性剂胶束尺寸及分布的测定
5.2.3.3 纤维素表面活性剂胶束形态的测定
5.2.3.4 纤维素类表面活性剂流变性的测定
5.3 结果与讨论
5.3.1 纤维素硫酸酯表面活性剂临界胶束浓度的确定
5.3.2 纤维素辛酰酯硫酸钠表面活性剂临界聚集浓度的确定
5.3.3 葡萄糖基表面活性剂临界胶束浓度的确定
5.3.4 纤维素表面活性剂胶束的聚集形态
5.3.5 水溶液中胶束的尺寸及分布的测定
5.3.6 表面活性剂的流变曲线
5.4 小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
发表论文与参加科研情况
附录
致谢
发布时间: 2006-05-24
参考文献
- [1].生物基纳米纤维素水凝胶结构、流动行为及应用研究[D]. 耿立宏.华南理工大学2018
- [2].纤维素纳米晶体制备过程中的晶体转化技术研究[D]. 龚杰.华南理工大学2017
- [3].功能化纳米纤维素气凝胶的成型机理及其应用基础研究[D]. 张放.南京林业大学2017
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- [4].纤维素衍生物的合成及吸附性能的研究[D]. 孟舒献.天津大学2005
- [5].超声波作用下纤维素纤维结构与性质的研究[D]. 唐爱民.华南理工大学2000
- [6].纤维素改性耐盐性高吸水树脂的合成及性能研究[D]. 王丹.中国林业科学研究院2006
- [7].一类含马来酸酐交替共聚单元的高分子表面活性剂的辐射法合成及其应用[D]. 胡中青.中国科学技术大学2006
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