植物油基三元胺的制备及其用于聚脲合成的可行性研究

摘要

为了降低生物难降解食品包装材料对环境造成的污染，近年来以植物油为原料制备生物可降解的聚合物材料已经成为一个新的研究热点。本研究建立了由三油酸甘油酯经由中间体甘油三元醇、甘油三元醛及甘油三元苄胺合成出结构新颖的甘油三元胺的技术路线。对菜籽油和桐油进行脂肪酸分析，并证明由菜籽油和桐油可以合成出甘油三元胺。初步研究甘油三元胺与六亚甲基二异氰酸酯合成聚脲的条件，并对聚脲进行结构鉴定和热力学性能表征。此外，还探索了甘油三元醇替代丙三醇应用于食品包装的可行性。主要研究内容及结果如下:
　　1、植物油基三元胺的合成及表征
　　通过臭氧氧化、硼氢化钠还原作用后，三油酸甘油酯转化为甘油三元醇，得率为62.8％，并采用1H-NMR、13C-NMR、FT-IR及LC-MS技术对甘油三元醇进行结构鉴定，同时优化和调整反应条件。
　　甘油三元醇在2-碘酰基苯甲酸（IBX）的作用下被氧化为甘油三元醛，得率为30.3%，并采用1H-NMR、13C-NMR、FT-IR及LC-MS技术对甘油三元醛进行结构鉴定，同时优化和调整反应条件。
　　甘油三元醛与苄胺发生加成反应后，在硼氢化钠作用下，被还原转化为甘油三元苄胺，得率为71.4%，并采用1H-NMR、13C-NMR、FT-IR及LC-MS技术对甘油三元苄胺进行结构鉴定，同时优化和调整反应条件。
　　在钯碳（Pd/C）催化剂的作用下，甘油三元苄胺发生氢化反应，转化为甘油三元胺，得率为74.6%，并采用1H-NMR、13C-NMR、FT-IR及LC-MS技术对甘油三元胺进行结构鉴定，同时优化和调整反应条件。
　　此外，采用气相色谱法测定菜籽油和桐油的脂肪酸组成，分析菜籽油和桐油合成甘油三元醇的可能性，并进行实验证明了由菜籽油和桐油合成出甘油三元醇，得率分别为42.6%、52.2%，再结合本研究所建立的由甘油三元醇合成甘油三元胺的方案，证明由菜籽油和桐油合成甘油三元胺是可行的。
　　2、甘油三元胺合成聚脲的可行性研究
　　采用六亚甲基二异氰酸酯与甘油三元胺反应合成聚脲，初步探索反应的条件、单体的配比以及聚脲的性能。结果显示，当六亚甲基二异氰酸酯与甘油三元胺的摩尔比为0.8时，可以合成出无色透明的聚脲而不会发生凝胶现象。
　　聚脲的重均分子量仅为21,175 g/mol，热稳定较好，熔点为374℃。因此，由甘油三元胺合成聚脲的条件有待优化，同时聚脲的结构鉴定和性能表征有待深入研究。
　　3、植物油基三元醇用于包装的可行性研究
　　将甘油三元醇添加到壳聚糖/聚乙烯醇/纳米TiO2的膜液中，流延法制备复合膜，并测定复合膜的物理性能、机械性能和阻隔性能。结果显示，甘油三元醇对复合膜的表观构象、机械性能和阻隔性能均有影响，因此甘油三元醇作为一种新型增塑剂应用于包装材料具有可行性，并可进一步优化结构和膜的配方来提高其特性。

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符号说明

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 油化产品的开发与应用研究进展

1.3 论文的创新性

1.4 研究内容与预期结果

第二章 由三油酸甘油酯合成甘油三元胺的研究

2.1 引言

2.2 设计思想

2.3 实验仪器与试剂

2.4 实验方法

2.5 结果与讨论

2.6 本章小结

第三章 由植物油合成甘油三元胺的可行性研究

3.1 引言

3.2 实验仪器与试剂

3.3 实验方法

3.4 结果与讨论

3.5 本章小结

第四章 由甘油三元胺合成聚脲的可行性研究

4.1 引言

4.2 实验仪器与试剂

4.3 实验方法

4.4 结果与讨论

4.5 本章小结

第五章 植物油基三元醇用于包装的可行性研究

5.1 引言

5.2 实验仪器与试剂

5.3 实验方法

5.4 结果与讨论

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文