氧化淀粉的接枝改性及其电流变性能研究

摘要

淀粉是一种廉价的天然可再生资源，具有极好的生物降解性能和再生性能，是一种理想的绿色环保材料。其分子的基本结构为葡萄糖单元，每个葡萄糖单元的2、3、6位C上各有一个活性羟基，可通过羟基的酯化、醚化、氧化、交联、接枝共聚等化学改性，合成变性淀粉。 氧化淀粉是淀粉在酸、碱、中性介质中与氧化剂作用而生成的产品。淀粉经氧化后减少了分子中羟基的数量，使分子的缔合受阻，减弱了分子间氢键的结合能力；同时降低了聚合度，增加了淀粉的水溶性、粘结力和稳定性。 接枝淀粉是天然高分子化合物与合成聚合物用化学键彼此连接而成的一种接枝共聚物，既具有天然高分子性质又具有合成高分子性质。接枝淀粉提高了天然高分子的使用价值，扩大了其应用范围，这是淀粉改性研究比较活跃的领域之一。 本文以淀粉为原料，首先确定合成氧化淀粉的最佳条件，在此基础上对氧化淀粉进行接枝共聚得到一种新型的复合变性淀粉，最后在淀粉接枝共聚物上引入稀土元素，增加其极化能力，合成具有一定生物降解性能的电流变材料。 1.氧化淀粉的合成与表征 选用H2O2作为氧化剂，FeSO4作为催化剂合成了氧化淀粉。利用红外光谱、X-射线粉末衍射和扫描电镜等手段对氧化淀粉进行了表征，并利用热糊滴定法测定了氧化淀粉中的羧基含量，羟胺法测定了氧化淀粉中的羰基含量，讨论了H2O2用量、溶液pH对淀粉氧化程度的影响，结果表明：用H2O2-FeSO4氧化还原体系氧化时对淀粉的晶型结构破坏很小，氧化反应主要发生在淀粉的非结晶区，只有少量发生在结晶区；淀粉30g，H2O70ml，H2O2用量为3.5ml，溶液pH为9时对淀粉的氧化程度最大，羧基、羰基含量最大。 2.淀粉及氧化淀粉接枝共聚反应的研究 选用(NH4)2S2O8-Na2S2O3引发体系，通过自由基接枝共聚的方法，在淀粉大分子链上引入丙烯酸丁脂。采用红外光谱、同步热分析、扫描电镜等对接枝产物进行了结构表征，测定了单体用量、引发剂用量以及反应温度对接枝率和接枝效率的影响。结果表明：经过氧化反应，接枝聚合物的相界面结合更加牢固，热稳定性更好。 3.羧酸稀土改性氧化淀粉接枝共聚物及其电流变性能的研究 稀土元素的外层电子结构基本相同，且具有特殊的4f电子层结构，能产生自旋极化作用，所以具有非常独特的光、磁、电和催化性能，从而使稀土材料具有非常广泛的应用。 通过自由基接枝共聚的方法，合成了氧化淀粉-BA-MAA-RE共聚物。采用红外光谱、X-射线粉末衍射、同步热分析、扫描电镜等对接枝产物进行了结构表征，从而显示稀土元素已经成功地被引入到共聚物中。并对接枝物形成的电流变液进行了电流变性能测试，结果表明，由于稀土元素的引入，提高了极化能力，增强了接枝淀粉体系的电流变效应。 本文的选题意义在于利用淀粉的生物降解性，合成具有生物降解性能的高分子化合物；利用稀土元素特殊的光、电、磁效应，合成具有功能性的改性材料。并对材料的电流变效应的进行研究，对合成具有生物降解型的智能材料进行了探索性研究。

目录

摘要

第一章引言

第二章氧化淀粉的合成与表征

第三章淀粉及氧化淀粉接枝共聚反应的研究

第四章羧酸稀土改性氧化淀粉接枝共聚物及其电流变性能的研究

第五章结论和展望

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