天然聚多糖接枝聚己內(nèi)酯的離子液體反應體系的研究.pdf

1、天然聚多糖憑借其來源廣、成本低、可再生、可降解、生物相容性好、無毒環(huán)保等優(yōu)點而受到廣泛的關注，如我國特色資源魔芋葡甘聚糖具有優(yōu)良的親水性、膠凝性、增稠性、粘滯性、成膜性等多種獨特的理化性質(zhì)，被應用于食品、醫(yī)藥、生物技術、精細化工等行業(yè);目前研究最多的纖維素納米晶則被是為理想的增強填料而被用于復合改性各種聚合物基質(zhì)。然而，天然聚多糖表面具有的大量親水性羥基在賦予其親水性表面的同時也大大限制了天然聚多糖的應用范圍。因此，對天然聚多糖進行表面

2、化學修飾進而在一定程度上實現(xiàn)對其表面性質(zhì)的調(diào)控是十分有必要的而且已逐步成為研究熱點之一。室溫離子液體作為纖維素的均相綠色非衍生化溶劑已被越來越多的研究者所關注并被用作反應介質(zhì)針對纖維素進行了一系列的化學修飾，但是針對納米級纖維素和其他天然聚多糖在室溫離子液體的溶解修飾的研究并不多。
　　 本論文本著改善并在一定程度上調(diào)控天然聚多糖表面性質(zhì)的目標，以室溫離子液體作為反應介質(zhì)開展一系列天然聚多糖表面接枝疏水性聚酯化學修飾的研究，使高

3、親水性易于自聚集的天然聚多糖更廣泛地應用于日常生活中。一方面對纖維素微晶和納米晶表面接枝聚己內(nèi)酯長鏈，制備出了表面具有疏水性的接枝產(chǎn)物，可以用于制備綜合性能優(yōu)良的疏水性基質(zhì)納米復合材料或作為進一步衍生材料的原料;另一面以室溫離子液體作為溶劑和反應介質(zhì)在我國特色資源魔芋葡甘聚糖表面接枝聚己內(nèi)酯長鏈，改善魔芋葡甘聚糖表面的親水性質(zhì)，以提高其復合材料的抗水性能，拓展其應用范圍。
　　 本論文主要的研究內(nèi)容如下:
　　 (1)采

4、用室溫離子液體氯代1-丁基-3-甲基咪唑([BMIM] Cl)作為魔芋葡甘聚糖的溶劑對魔芋葡甘聚糖進行溶解，結(jié)果表明[BMIM]Cl是魔芋葡甘聚糖的綠色非衍生性溶劑。隨后，以[BMIM]Cl作為反應介質(zhì)，基于“graft from”策略以辛酸亞錫作為催化劑采用開環(huán)聚合的方法成功在魔芋葡甘聚糖表面接枝聚己內(nèi)酯長鏈，而且XRD的結(jié)果表明非結(jié)晶態(tài)的魔芋葡甘聚糖經(jīng)過離子液體處理后得到的產(chǎn)物依然呈非結(jié)晶態(tài)，而不會像其他文獻針對纖維素報道的溶于離子

5、液體然后再生后形成納米晶結(jié)構。同時，在魔芋葡甘聚糖表面接枝聚己內(nèi)酯長鏈以后對其在常規(guī)有機介質(zhì)中的分散性能夠有一定的改善。
　　 (2)以離子液體[BMIM]Cl作為商售纖維素微晶的溶劑，并以其為反應介質(zhì)成功在纖維素微晶表面接枝聚己內(nèi)酯長鏈并且保持其針狀形貌，但是修飾后的纖維素微晶晶型被證明由Ⅰ型轉(zhuǎn)變?yōu)棰蛐停以偕蟮睦w維素微晶結(jié)晶度有所降低，使得它較容易通過酶促反應降解為葡萄糖，這對促進纖維素資源的生物降解具有重要意義。同時探

6、討了對纖維素微晶在離子液體中的溶解再生機理。
　　 (3)采用硫酸水解的方法從棉短絨中提取纖維素納米晶，并將其溶解于離子液體[BMIM]Cl中，探索了其溶解機理，并證明[BMIM]Cl是纖維素納米晶的非衍生化溶劑。然后以[BMIM]Cl作為反應介質(zhì)成功地在纖維素納米晶表面接枝聚己內(nèi)酯長鏈且保持其針狀形貌，只是在尺寸上略有增大。探索了離子液體對纖維素納米晶晶型結(jié)構的影響，證明修飾后的纖維素納米晶仍呈結(jié)晶態(tài)，但是晶型由Ⅰ型轉(zhuǎn)變?yōu)棰蛐?/p>

7、。
　　 這些研究成果說明離子液體可以作為分子級和納米級天然聚多糖的非衍生化綠色溶劑，也可拓展為用作其他納米級生物質(zhì)材料化學修飾的理想反應介質(zhì)。這些成果將不僅拓展離子液體的應用領域，對魔芋葡甘聚糖和聚多糖納米晶在離子液體中化學修飾的應用提供參考和指導，順應當前環(huán)保材料的發(fā)展方向，豐富天然聚多糖在離子液體中的化學修飾方法學。同時本論文中重點探討了纖維素在離子液體中溶解再生的作用機理以及結(jié)晶形態(tài)變化，對離子液體在聚多糖納米晶的溶解和