淀粉及其衍生品接枝苯丙乳液的合成与应用研究

摘要

由于淀粉来源广泛和可生物降解等特性，关于淀粉接枝共聚物的合成与应用研究受到关注。苯丙胶乳是目前应用最广的合成胶黏剂之一，但价格相对昂贵;淀粉价格相对低廉，但其抗水性不如苯丙乳液，如果采用淀粉代替部分单体，与苯乙烯、丙烯酸丁酯进行接枝共聚合成淀粉接枝聚苯乙烯-丙烯酸丁酯胶乳，可以使合成产物同时具有合成高分子与天然高分子的优点，并且有利于降解成本。
　　本论文首先以木薯原淀粉为原料，以H2O2作为氧化剂，Cu2+为催化剂，制备氧化淀粉，考察了H2O2浓度、催化剂浓度、反应温度和pH值对反应的影响。当H2O2浓度为8％、催化剂浓度为5％、反应时间为360min、反应温度为40℃、pH=8，制备的氧化淀粉的羧基含量约为0.24％，羰基含量约为0.43％。以制备的氧化淀粉、苯乙烯、丙烯酸丁酯为原料，过硫酸铵为引发剂，吐温80为乳化剂，通过乳液聚合的方法制备氧化淀粉接枝聚苯乙烯-丙烯酸丁酯胶乳(OS-g-P(St-BA))。考察了氧化淀粉糊化温度、引发剂浓度、m(St)∶m(BA)、m（淀粉）∶m（单体）、单体浓度、反应温度和反应时间对接枝共聚的影响，并确定了最佳合成条件。当引发剂浓度为5％、m(St)∶m(BA)=1∶1、m（淀粉）∶m（单体）=1∶5、单体浓度为2.8mol/L、反应温度为80℃、反应时间为240min、氧化淀粉糊化温度为80℃时，接枝率约为152％，接枝效率约为45％。
　　通过红外光谱、透射电镜、动态光散射及差示扫描量热等方法对氧化淀粉、OS-g-P(St-BA)胶乳进行表征。通过对聚合物的红外光谱分析表明氧化淀粉和苯乙烯、丙烯酸丁酯发生了接枝共聚反应。通过透射电镜和动态光散射对胶乳形态学分析发现，OS-g-P(St-BA)胶乳粒径为140nm左右，粒径分布较窄。共聚物的玻璃化转变温度为10.2℃，可以应用于造纸涂布。

目录

摘要

前言

1 文献综述

1．1 淀粉

1．2 改性淀粉

1．2．1 预糊化淀粉

1．2．2 氧化淀粉

1．2．3 交联淀粉

1．2．4 酸解淀粉

1．2．5 淀粉酯

1．2．6 淀粉醚

1．3 氧化淀粉

1．3．1 氧化淀粉的研究现状

1．3．2 次氯酸钠作为氧化剂制备氧化淀粉

1．3．3 双氧水作为氧化剂制备氧化淀粉

1．3．4 高锰酸钾作为氧化剂氧化淀粉

1．4 淀粉接枝共聚物研究现状

1．4．1 淀粉接枝共聚物引发方式

1．4．2 常见的接枝共聚方法

1．4．3 淀粉接枝共聚单体研究现状

1．4．4 淀粉接枝共聚物的应用

1．5 课题主要内容及需要解决的问题

2 氧化淀粉的制备

2．1 实验原料与仪器

2．1．1 实验原料

2．1．2 实验仪器

2．2 实验方法

2．2．1 制备原理

2．2．2 合成方法工艺

2．2．3 氧化淀粉的表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 H2O2浓度对氧化淀粉中羧基和羰基含量的影响

2．3．2 催化剂浓度对氧化淀粉中羧基和羰基含量的影响

2．3．3 反应时间对氧化淀粉中羧基和羰基含量的影响

2．3．4 反应温度对氧化淀粉中羧基和羰基含量的影响

2．3．5 pH值对氧化淀粉中羧基和羰基含量的影响

2．4 小结

3 氧化淀粉接枝共聚物的合成

3．1 实验原料和仪器

3．1．1 实验原料

3．1．2 实验仪器

3．2 实验方法

3．2．1 制备机理

3．2．2 制备工艺

3．2．3 表征方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 引发剂浓度对接枝共聚的影响

3．3．2 单体配比对接枝共聚的影响

3．3．3 氧化淀粉与单体配比对接枝共聚的影响

3．3．4 反应温度对接枝共聚的影响

3．3．5 单体浓度对聚合反应的影响

3．3．6 反应时间对聚合反应的影响

3．3．7 氧化淀粉糊化温度对聚合反应的影响

3．3．8 红外光谱分析

3．3．9 透射电镜分析

3．3．10 粒径分析

3．3．11 玻璃化转变温度分析

3．4 小结

结论与展望

参考文献

创新点

致谢

攻读学位期间发表的学术论文

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