自交联型淀粉接枝共聚物的合成与动力学研究

摘要

在交联单体N-羟甲基丙烯酰胺(N-HMA)存在下,以硝酸铈铵为引发剂,选择七种乙烯基单体——丙烯酸甲酯(MA)、丙烯酸乙酯(EA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸乙酯(EMA)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)和乙酸乙烯酯(VAc),分别在不同的接枝率水平上与淀粉进行接枝共聚反应,合成了14种自交联型二元和三元淀粉接枝共聚物.研究了单体结构与接枝效率之间的内在联系,实验结果证明选用单体的活性顺序为:MA>MMA>EA>EMA>BA>BMA>VAc.以淀粉为接枝骨架,分别以MA,EA,BA,MMA,EMA,BMA,VAc,(MMA+MA),(MMA+EA),(MMA+BA),(VAc+MA),(VAc+EA),(VAc+BA),(VAc+MMA),(EMA+BA)为接枝单体进行接枝共聚,系统研究了混合单体配比、单体浓度、引发剂浓度、反应温度、反应时间和硝酸浓度等因素对自交联型淀粉接枝共聚反应的影响.采用IR,SEM,XRD,<'1>HNMR,GPC和DSC对自交联型淀粉接枝共聚物进行了结构分析与表征.自交联型淀粉接枝共聚物中除了保持淀粉的特征吸收峰外,在1730~1750cm<'-1>之间出现酯羰基特征吸收峰;<'1>H NMR谱图出现单体链节结构和淀粉的特征谱峰,证明淀粉与单体发生了接枝共聚反应.在接枝反应过程中淀粉颗粒的形态结构发生了变化,但其有序结构基本保持不变,反应主要发生于淀粉颗粒表面.接枝共聚产物的玻璃化温度Tg值与各自接枝单体均聚物的Tg值相差较大,基本为少量结晶态与无定形态共存的结构.三元淀粉接枝共聚反应体系中存在

目录

文摘

英文文摘

前言

第一章文献综述

1.1引发淀粉接枝共聚反应的机理与方法

1.1.1化学引发法

1.1.2其它引发法

1.2吸水性淀粉接枝共聚物

1.2.1吸水性淀粉接枝共聚物合成方面的研究

1.2.2吸水性淀粉接枝共聚物的性质与应用研究

1.3水溶性淀粉接枝共聚物

1.3.1水溶性淀粉接枝共聚物合成方面的研究

1.3.2水溶性淀粉接枝共聚物的性能与应用研究

1.4热塑性淀粉接枝共聚物

1.4.1热塑性淀粉接枝共聚物合成方面的研究

1.4.2热塑性淀粉接枝共聚物的性能与应用研究

1.5改性淀粉接枝共聚物合成方面的研究

1.6淀粉接枝共聚反应动力学方面的研究

参考文献

第二章实验与分析测试方法

2.1主要原料与试剂

2.1.1主要原料及来源

2.1.2实验选用淀粉和单体的主要技术指标与性能

2.1.3主原料的处理与引发剂配制

2.2淀粉接枝共聚物的合成

2.2.1自交联型二元淀粉接枝共聚物的合成

2.2.2自交联型三元淀粉接枝共聚物的合成

2.3淀粉接枝共聚物的后处理

2.3.1纯接枝共聚物与未接枝聚合物的分离

2.3.2接枝侧链物的分离

2.3.3接枝共聚物的皂化与后处理

2.3.4接枝共聚物的氧化

2.4均聚物、接枝支链分子量的表征

2.5淀粉接枝共聚物的结构分析

2.6差示扫描量热(DSC)分析

2.7淀粉接枝共聚物各参数的计算

参考文献

第三章自交联型二元淀粉接枝共聚物的合成与表征

3.1引发剂的选择

3.2引发剂浓度对二元接枝共聚反应的影响

3.3单体浓度对二元接枝共聚反应的影响

3.4反应温度对二元接枝共聚反应的影响

3.5反应时间对二元接枝共聚反应的影响

3.6硝酸浓度对二元接枝共聚反应的影响

3.7取代基团位阻对二元接枝共聚反应的影响

3.7.1α-甲基对二元接枝共聚反应的影响

3.7.2酯链长度对二元接枝共聚反应的影响

3.7.3单体/淀粉用量比对二元接枝共聚反应的影响

3.8交联剂浓度对接枝共聚反应的影响

3.9二元淀粉接枝共聚物结构分析与表征

3.9.1红外光谱分析

3.9.2扫描电镜分析

3.9.3 X-射线衍射分析

3.9.4核磁共振波谱分析

3.10接枝支链及均聚物的分子量

3.11二元淀粉接枝共聚物的DSC分析

3.11.1玉米原淀粉的DSC分析

3.11.2二元淀粉接枝共聚物的DSC分析

3.12本章小结

参考文献

第四章自交联型三元淀粉接枝共聚物的合成与表征

4.1自交联型三元淀粉接枝共聚反应体系

4.2混合单体配比对三元接枝共聚反应的影响

4.3单体浓度对三元接枝共聚反应的影响

4.4引发剂浓度对三元接枝共聚反应的影响

4.5反应温度对三元接枝共聚反应的影响

4.6反应时间对三元接枝共聚反应的影响

4.7三元淀粉接枝共聚物结构分析与表征

4.7.1红外光谱分析

4.7.2二元淀粉接枝共聚物的扫描电镜分析

4.7.3 X-射线衍射分析

4.7.4核磁共振波谱分析

4.8三元淀粉接枝共聚物的DSC分析

4.9分子量的GPC分析

4.10本章小结

参考文献

第五章二元淀粉接枝共聚反应的动力学研究

5.1二元淀粉接枝共聚反应的动力学模型

5.1.1反应机理与动力学模型的推导

5.1.2共聚物的生成量与接枝效率

5.2动力学模型的计算与验证

5.2.1简化二元体系动力学模型的推导

5.2.2简化二元体系动力学模型的验证

5.3二元淀粉接枝共聚反应动力学的Monte Carlo模拟

5.3.1 Monte Carlo模拟计算原理

5.3.2 Monte Carlo模拟计算步骤

5.3.3 Monte Carlo模拟计算结果与验证

5.4本章小结

参考文献

第六章三元淀粉接枝共聚反应体系的数学模型

6.1三元淀粉接枝共聚反应体系的特征

6.2引发反应部分的计算与引发效率研究

6.3混合单体共聚反应部分的计算

6.3.1共聚合反应部分的模型假设

6.3.2共聚序列分布和共聚反应

6.3.3 Monte Cralo模拟方法和步骤

6.4淀粉接枝共聚反应部分的计算

6.5数学模型的验证与应用

6.6本章小结

参考文献

结论

创新点摘要

附录1博士期间及近年来发表的主要论文与论著

附录2作者简介

致谢