干法制备阳离子淀粉(I):反应效率的研究

在碱催化剂BZ-1存在下,以N-(2,3-环氧丙基)三甲基氯化铵(GTA)为阳离子化试剂,干法制备了高取代度季铵型阳离子淀粉.考察了碱催化剂BZ-1、水含量、反应温度和反应时间对取代度和反应效率的影响.当淀粉用量为5.5g,GTA用量为3g时,最佳反应条件为:碱催化剂BZ-1 0.8g、反应温度60℃、反应时间4h、反应体系含水量24%,取代度可达0.56,反应效率为88%.     

草酸淀粉酯制备及其性能研究

本文以草酸和玉米淀粉为原料,通过改变原料的摩尔比反应制备了不同取代度(0.1到0.9)的草酸淀粉酯,采用滴定法测定产物的取代度,利用红外光谱和核磁共振表征产物(取代度为0.41)的化学结构,产物中含有羰基的结果表明成功制备了草酸淀粉酯.详细考察了草酸淀粉酯的物理化学性质,利用粘度测定、热重分析、广角X衍射(WXRD)以及湿度吸收等研究不同取代度的草酸淀粉酯的分子量、热稳定性,结晶形态以及吸水性能.结果说明,与玉米淀粉相比,草酸淀粉酯的吸水率随着取代度的提高而增加,其分子量、热稳定性以及结晶性能则呈下降趋势.     

醋酸淀粉/聚乳酸的制备及性能的影响研究

采用自设计的双螺杆结构挤出制备聚乳酸(PLA)/醋酸淀粉(AS)的全生物降解材料,考察材料的AS的含量和取代度对复合材料动态流变性能、机械性能的影响。研究结果表明,AS含量明显影响复合材料的力学性能、复合黏度和储能模量:当AS含量从45%增加到70%,材料的拉伸强度下降,复数黏度和储能模量则提高。随着AS取代度由1.0上升为3.0,复合材料的复数黏度和储能模量下降,拉伸强度由12.0MPa上升为15.5MPa。对复合材料进行电镜扫描分析发现,AS以海岛结构形式分散在PLA的连续相中,取代度2.0的AS与PLA相容性最好,当其质量含量达到70%,材料的拉伸强度仍然不低于10.0MPa,具有较好的机械强度。     

高取代度魔芋葡甘聚糖醋酸酯的制备及其热塑性和流变性研究

以魔芋葡甘聚糖(KGM)为原料,浓硫酸为催化剂,乙酸酐为改性剂,制备了KGM醋酸酯.研究了反应条件对KGM醋酸酯取代度(DS)的影响,KGM醋酸酯制备的最佳反应条件是乙醇∶水量比5∶5,反应时间2h,反应温度75℃,催化剂浓硫酸的浓度0.1mol/L,KGM与乙酸酐的量比5∶40(g/mL),取代度高达2.93,其分子量与KGM相比,则明显降低.运用傅立叶红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重分析仪(TGA)、示差扫描量热仪(DSC)和旋转流变仪对KGM和高取代度KGM醋酸酯进行了表征.结果表明,KGM醋酸酯的羰基(CO)特征吸收峰较KGM明显增强,其表观形貌大部分为疏松絮状,KGM及其醋酸酯均为非晶态结构.与KGM相比,KGM醋酸酯的热稳定性下降,分解温度(Td)由KGM的261.10℃降低至KGM醋酸酯的204.56℃,KGM醋酸酯出现了明显的玻璃化转变,其玻璃化转变温度(Tg)为128.49℃.KGM醋酸酯是典型的黏弹性材料,其弹性比率占21.27%,其剪切黏度η对温度变化非常敏感,可通过温度的改变来调节KGM醋酸酯的加工流动性.KGM醋酸酯具有较好的热塑性.     

干法制备阳离子淀粉（Ⅰ）：反应效率的研究

在碱催化剂BZ-1存在下,以N-（2,3-环氧丙基）三甲基氯化铵（GTA）为阳离子化试剂,干法制备了高取代度季铵型阳离子淀粉。考察了碱催化剂BZ-1、水含量、反应温度和反应时间对取代度和反应效率的影响。当淀粉用量为5.5g,GTA用量为3g时,最佳反应条件为：碱催化剂BZ-10.8g、反应温度60℃、反应时间4h、反应体系含水量24%,取代度可达0.56,反应效率为88%.     

CO_2/DBU/DMSO体系中纤维素苯甲酸酯的合成及材料性能研究

基于1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(DBU)存在下,纤维素与CO_2在二甲基亚砜(DMSO)中反应生成纤维素可逆聚离子液体反应的原理,实现纤维素溶解与活化,同时实现原位DBU催化棉浆纤维素与苯甲酸甲酯的转酯化反应,成功制备了不同取代度的纤维素苯甲酸酯.探索了不同反应时间、反应温度、苯甲酸甲酯与纤维素脱水葡萄糖单元(AGU)比例对纤维素取代度的影响,并对纤维素苯甲酸酯进行核磁共振氢谱、碳谱、红外光谱、差示扫描量热法(DSC)、热重分析(TGA)及X射线衍射(XRD)表征.结果表明,转酯化反应温度为115℃,苯甲酸甲酯与AGU比例为5:1,反应24 h时取代度最高能达到0.53.和纤维素相比,纤维素苯甲酸酯有明显的玻璃化转变温度,但其热稳定性下降.     

纤维素丙酸酯-g-二乙二醇正十六烷基醚固-固相变材料的制备及性能

以二月桂酸二丁基锡(DBTDL)为催化剂,微晶纤维素为骨架材料,二乙二醇正十六烷基醚(E2C16)为相变材料,采用化学接枝法制备了系列纤维素丙酸酯-g-二乙二醇正十六烷基醚(CP-g-E2C16)固-固相变材料.利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H NMR)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析(TG)和X射线衍射(XRD)对CP-g-E2C16相变材料的结构和热性能进行了表征.结果表明,得到了E2C16的取代度和接枝含量分别为0.12~0.37和17.1%~33.4%的CP-g-E2C16固-固相变材料.CP-g-E2C16接枝共聚物的相变温度和相变焓分别为25~34℃和40~62 J/g,符合人的体感舒适温度范围.CP-g-E2C16固-固相变材料的耐热温度高于237℃,与E2C16相比提高21~40℃,有望应用于熔融纺丝法制备纤维素基储热调温纤维领域.     

淀粉/DL-丙交酯接枝共聚物的合成和生物降解性能研究

以淀粉为接枝骨架 ,DL 丙交酯为接枝单体 ,在无水LiCl存在下 ,合成了淀粉 /DL 丙交酯接枝共聚物 .研究了接枝反应的投料比、反应时间、反应温度对单体转化率 (C % )、接枝率 (G % )和接枝效率 (GE % )的影响 .当DL 丙交酯与淀粉结构单元的摩尔比为 10∶1,反应温度为 80～ 85℃ ,反应时间为 4h ,C % ,G %和GE %可分别达到 37 3 %、179 7%和 6 8 0 % .用差示扫描量热 (DSC)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 ,结果表明 ,淀粉和DL 丙交酯反应生成了淀粉 /DL 丙交酯接枝共聚物 .防水实验结果表明 ,该产物在给定条件下可使纸板的吸水率由 41 1%降低到 1 0 % .降解实验表明该接枝共聚物能够被酸、碱及微生物完全降解     

半夏淀粉的理化特性

研究了不同产地的4种半夏淀粉的理化特性,包括直链淀粉含量、膨胀度、溶解性、持水性、淀粉粒大小和形貌、结晶类型、热特性和糊化特性等。结果表明,这些半夏淀粉中直链淀粉含量为18.60%～23.91%;膨胀度21.53%～23.09%;溶解度11.5%～32.3%;持水性100.3%～119.0%。淀粉粒单粒球形,卵形或圆半球形,直径2～20μm,复粒由2～3个分粒组成,其结晶类型均为C型,结晶度15.0%～37.9%。用差示扫描量热仪测得的转变温度TO、TP和TC分别为71.58～77.75℃、83.03～83.84℃和89.41～90.99℃,热焓为4.316～5.809 J/g。用快速粘度分析仪测定了4种半夏淀粉的糊化特征值:峰值粘度、热糊粘度、冷糊粘度、稀懈值和回复值分别为149.5～226.2、97.7～127.2、141.8～194.3、50.4～99.0和44.2～67.2 RVU。糊化温度77.8～79.9℃,峰值时间8.3～8.7 min。     

原位缩聚法制备碳纳米管/尼龙11复合材料

用原位缩聚法制备了碳纳米管增强的尼龙11复合材料,用X射线衍射仪、红外(FTIR)、扫描电镜(SEM)、热重(TGA)、机械拉伸测试仪等对其结构、形貌、热性能及机械性能进行了表征测试.扫描电镜结果显示碳纳米管均一地分散在尼龙11/碳纳米管复合材料中.复合材料的拉伸模量比纯尼龙11有较大的提高.当复合材料中碳纳米管含量分别为1%,5%,10%时,材料的拉伸模量分别提高了34.5%,92.9%和113,7%.同时,复合材料的储能模量也有提高.热分析结果显示当复合材料中碳纳米管含量为1%时,其失重5%和10%的温度分别由纯尼龙11的404℃、424℃提高到414℃和437℃.示差扫描量热分析(DSC)显示复合材料的结晶温度随碳纳米管的加入而升高,而结晶度则降低.     

氰乙基羟丙基壳聚糖的溶致和热致液晶性研究

从壳聚糖出发先羟丙基化再氰乙基化,合成了氰乙基羟丙基壳聚糖(羟丙基的摩尔取代度为3.2,氰乙基的取代度为1.0).氰乙基羟丙基壳聚糖(CNHPCS)和羟丙基壳聚糖(HPCS)两者都有胆甾型溶致液晶性,浓溶液呈现指纹状织构.在二氯乙酸中,前者的临界浓度(29%,质量分数,下同)高于后者(17%).这一结果可以用引入氰乙基增加了分子间作用力从而使得链刚性增加来解释.CNHPCS在熔点193℃和分解温度220℃之间很窄的温区内观察到有热致液晶胆甾相.CNHPCS固体膜的胆甾相螺距采用激光小角光散射法测定,结果与偏光显微镜测得的数值一致.     

对炔丙氧基苯基噁唑啉的合成及改性苯并噁嗪树脂的研究

通过四步法合成了对炔丙氧基苯基噁唑啉(p-propynyloxyphenyl-2-oxazoline简称POPO),采用核磁共振氢谱(1H-NMR)、傅立叶红外光谱(FTIR)、气相色谱质谱联用仪(GC-MS)和元素分析证实了其分子结构,以示差扫描量热仪(DSC)和热重分析(TGA)揭示了其固化行为和热分解性质,该化合物熔点为120℃,起始固化温度为200℃,固化峰值温度为280℃,自固化产物5 wt%热失重温度为321℃.在此基础上,通过溶液共混法制备了双酚A型苯并噁嗪(BZ)/对炔丙氧基苯基噁唑啉(POPO)共聚树脂,且对其固化机理、固化产物的热分解性质和动态力学性能进行考察.结果表明,该噁唑啉作为交联剂,与苯并噁嗪发生开环聚合和自身炔基发生三聚成环反应,使固化产物的交联密度增加,DSC、TG和动态热机械分析(DMA)表明噁唑啉的引入提高了固化树脂的热性能和动态力学性能.且在噁唑啉含量为10 wt%时,固化树脂的综合性能较优,较之纯的双酚A型苯并噁嗪树脂,起始固化温度从215℃降低至180℃,残碳率从28%提高至44%,玻璃化转变温度从166℃提高至186℃.     

壳聚糖黄原酸盐对Cu2+的吸附性能

用红外、紫外和热重分析等测试技术分别对二硫代氨基甲酸改性壳聚糖(壳聚糖黄原酸钠,DTC-CTS)进行了表征和测试.比较了DTC-CTS与未改性的壳聚糖(CTS)对水溶液中Cu2 吸附性能的差别,考察了溶液的pH值、温度、时间及取代度对其吸附性能的影响.结果表明,DTC-CTS的取代度越高,吸附性能越好,对Cu2 吸附的最佳pH值范围为6.0～7.0,最佳温度为40℃,最佳吸附时间为0.5h.在最佳吸附条件下,DTC-CTS的吸附量为349.5mg/g,比CTS提高了7%.用体积分数为10%的氨水可将吸附在DTC-CTS上的Cu2 定量的洗脱,脱附率为96%,DTC-CTS能重复使用3次.     

交联羧甲基红薯淀粉降低水中Ca~(2+)含量的研究

以环氧氯丙烷为交联剂,氯乙酸为羧甲基化试剂,合成交联羧甲基红薯淀粉并且研究其降低水中的Ca2+含量的效果.结果显示,交联羧甲基红薯淀粉吸附ca2+的适宜条件为,淀粉取代度0.721、2%淀粉用量、pH 8,吸附时间30min、吸附温度70℃下,交联羧甲基红薯淀粉对水中Ca2+的吸附量可达4.53mmol/L,Ca2+清除率为75.33%.交联羧甲基红薯淀粉吸附Ca2+的行为遵从Langmuir等温吸附方程.     

对称四甲基取代六元瓜环对醋酸地塞米松的增溶作用

利用微孔滤膜分离方法研究了对称四甲基取代六元瓜环(TMeQ[6])对醋酸地塞米松的增溶作用,并利用差热分析法(DTA)分析TMeQ[6]和醋酸地塞米松的包结物。结果表明,TMeQ[6]对醋酸地塞米松有一定的增溶作用,随TMeQ[6]浓度增大,醋酸地塞米松的溶解度呈增大趋势,当TMeQ[6]浓度从0.04mmol/L提高至0.28mmol/L增溶倍数可达4～17倍;当温度从10℃升至70℃,增溶倍数先下降然后趋于稳定。同时,还利用共溶剂法制备了TMeQ[6]与醋酸地塞米松的固体包结物,并对其主客体作用进行了DTA研究。     

微胶囊碳酸氢钠合成工艺及热分解特性的研究

利用环氧树脂(EP)对碳酸氢钠(SB)进行包覆合成微胶囊碳酸氢钠,通过红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热计(DSC)和热重分析仪(TG)等表征手段,分析了合成反应温度、环氧树脂与碳酸氢钠的质量比对微胶囊碳酸氢钠的结构、表面形貌特征以及热分解特性的影响。结果表明:当反应温度为70℃,环氧树脂与碳酸氢钠的质量比为1∶5时,碳酸氢钠的改性效果较理想,表面形貌比较规整,起始分解温度由118℃提高至154.9℃,分解温度区间从46.3℃缩短到24.8℃;使用微胶囊碳酸氢钠制备的微发泡聚丙烯材料,发泡质量较理想。     

微波辅助酶促月桂酸淀粉酯的合成

以天然玉米淀粉和月桂酸为原料,脂肪酶Novozym 435为催化剂,研究了微波辐照下月桂酸淀粉酯的酶促合成.通过对淀粉进行预处理活化来提高淀粉的酯化反应活性,并主要考察了微波功率、月桂酸用量、脂肪酶Novozym 435用量及反应时间等参数对酶促月桂酸淀粉酯合成的影响.采用气相色谱法进行取代度的测定,并以取代度为考察指标,确定了最佳的反应条件.结果表明,淀粉的最佳预处理方法为NaOH/尿素混合溶液法,经该法处理后淀粉的酯化反应活性大大提高;微波辐照技术的应用大大缩短了反应时间,并提高了月桂酸淀粉酯的取代度.适宜的工艺条件为:微波功率为240 W,月桂酸用量为30%,酶加入量为7%,反应时间26 min.     

高取代度淀粉醋酸酯的制备

改善淀粉热塑性的方法主要是用塑化剂对其进行处理和用化学方法制备淀粉衍生物,使羟基被长链取代,减弱淀粉分子间的氢键,大分子可在较低温度下运动,从而达到降低熔融温度的目的。近年来,对高取代度淀粉醋酸酯已有报道^[1-5],Sagar等^[2]认为,粉酯的取代度越高,侧链越长,热塑性和亲水性的改变就越明显,而且酯基可起到内增塑作用,可塑性的提高反映在材料的流变学,热学及力学性能的改变上,Maheras等^[3]用高取代度的淀粉醋酸酯和纤维素醋酸酯共混,制成了纤维和塑料制品,由于高取代度淀粉醋酸酯熔点较高,Brochers等^[4]提出通过加入分子量为100－1000的增塑剂,如甘油三醋酯等,可使熔融温度降到150℃左右,Tanaka等^[6]将淀粉和乙烯类化合物在酯化催化剂的作用下反应,得到的淀粉酯性能较为理想,分子量高,具有相当好的机械性能和耐水性,国外专利报道了以甲磺酸（MSA）为催化剂制备淀粉醋酸酯的方法^[7},但对其结构和性能尚未作系统的研究,本文以冰醋酸和醋酸酐为混合酸,MSA为催化剂,制得了具有较高取代度的高直链淀粉醋酸酯,并系统研究了反应温度,反应时间,反应物比例等不同反应条件对取代度的影响,通过红外分析,特性粘度测试,溶解性等分析手段,表征了高直链淀粉醋酸酯的结构与性能。     

侧链含萘可交联聚芳醚酮的合成及性能

以4,4'-二羟基苯基正戊酸和4,4'-二氟二苯酮为原料, 二甲基亚砜(DMSO)为溶剂, 采用亲核取代反应合成侧基含羧基的聚芳醚酮均聚物, 进一步与1-萘酚和2-萘酚接枝制备新型含萘可交联聚芳醚酮. 用核磁共振(NMR)、红外光谱(FTIR)、示差扫描量热(DSC)和热重分析(TGA)表征其结构和性能, 含萘聚芳醚酮在常用有机溶剂如N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、DMSO, 四氢呋喃(THF)中有良好的溶解性, 并具有很好的成膜性. DSC测试结果显示, 在170℃热处理2 h的交联聚合物的玻璃化转变温度(T_g)提高40℃. TGA数据显示接枝后的聚合物的5%热失重温度提高40~50℃, 证明其发生交联反应. 结果表明, 新型含萘可交联聚芳醚酮具有热固性树脂的耐溶剂和耐高温特性, 进一步拓宽了聚芳醚酮的应用前景.     

三氟甲烷磺酸稀土盐对聚丙烯热稳定性的影响及机理

通过熔融共混将三氟甲烷磺酸镱[Yb(OTf)₃]和三氟甲烷磺酸镧[La(OTf)₃]添加至聚丙烯(PP)中, 制得PP/Yb和PP/La材料, 并对其热稳定性进行表征. 热失重分析(TGA)和差示扫描量热分析(DSC)结果显示, Yb(OTf)₃和La(OTf)₃均可以显著提高聚丙烯的热稳定性. 当Yb(OTf)₃添加量仅为1%(质量分数)时, PP的起始分解温度从275 ℃提高至305 ℃, 最大分解温度从384 ℃提高至405 ℃, 160 ℃下的氧化诱导时间从12.1 min延长至43.0 min, 热焓从1907 J/g降低至483 J/g; 而PP/La1的起始分解温度、 最大分解温度、 160 ℃下的氧化诱导时间和热焓分别为300 ℃, 409 ℃, 18.6 min和633 J/g. 结果表明, La(OTf)₃对聚丙烯热稳定性的改善作用弱于Yb(OTf)₃, 对2种稀土盐产生不同实验结果的原因进行分析并提出机制. 由于阴离子和阳离子的共同作用, Yb(OTf)₃和La(OTf)₃均可提高PP的热氧稳定性. La(OTf)₃中三氟甲烷磺酸根的自由基捕捉能力和稀土离子的配位能力发挥主要作用, 而Yb(OTf)₃中的稀土离子的高反应活性也起到关键作用.