淀粉基聚電解質(zhì)功能膜的LbL構(gòu)筑探討

發(fā)布時(shí)間：2020-06-26 05:14

【摘要】：本文由可完全降解、可再生和生物相容性良好的淀粉,與馬來(lái)酸酐或?qū)Π被郊姿徇M(jìn)行功能化改性,得到含有羧基或氨基的淀粉基聚電解質(zhì),再與帶有相反電荷的金屬離子、電解質(zhì)或聚電解質(zhì)進(jìn)行層-層(LbL)自組裝,形成功能各異的淀粉基聚電解質(zhì)多層膜材料,并對(duì)所得多層膜進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征、性能分析和機(jī)理探討,得到了如下結(jié)果:1、探討了淀粉基聚陰離子與金屬離子進(jìn)行LbL自組裝的可行性。首先,通過(guò)馬來(lái)酸酐羧化可溶性淀粉,得到含有碳-碳雙鍵和羧基的淀粉衍生物SC;接著,由SC和含有C=C和-COOH的聚乙烯醇衍生物(PVAM)發(fā)生自由基交聯(lián),生成凝膠;所得淀粉基凝膠在含有銅離子的水溶液中達(dá)平衡溶脹,得到表面帶正電荷的基質(zhì);然后,將此基質(zhì)在SC或海藻酸鈉(SA)水溶液、含銅離子或鉛離子水溶液中交替浸泡,其間用蒸餾水漂洗,循環(huán)操作至預(yù)定目標(biāo)層。利用紫外光譜(UV)檢測(cè)水溶液中金屬離子的濃度變化,由X射線光電子能譜(XPS)檢測(cè)多層膜表面的銅離子含量,由場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(SEM)觀察多層膜的表面和橫截面,結(jié)果證實(shí)了LbL自組裝按預(yù)期的進(jìn)行。此外,由羅丹明B替換部分金屬離子進(jìn)行同樣的過(guò)程,結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了淀粉基聚電解質(zhì)與反離子通過(guò)靜電相互作用發(fā)生LbL自組裝,生成了多層膜。2、利用聚陰離子與金屬離子的LbL自組裝生成了耐燃多層膜。首先,以預(yù)處理過(guò)的聚酯纖維為基底,在水溶性殼聚糖的水溶液、SA水溶液、含銅離子水溶液中交替浸泡,通過(guò)LbL自組裝,在聚酯纖維表面形成涂層。其次,利用微型燃燒量熱(MCC)、極限氧指數(shù)(LOI)和熱失重分析(TGA)等儀器對(duì)所得產(chǎn)物進(jìn)行測(cè)試,經(jīng)過(guò)LbL自組裝改性的聚酯纖維的THR值與PHRR值均有所下降,改性織物L(fēng)OI值則高于原織物,在同一溫度下改性樣品的殘留分?jǐn)?shù)高于原樣1.1%-5.4%;結(jié)果說(shuō)明LbL自組裝能有效地引入銅離子和含氮化合物,達(dá)到阻燃效果。然后,由SC和氨基淀粉(AS)以及銅離子進(jìn)行LbL自組裝,引入類似的阻燃成分,SEM觀察、MCC和LOI的測(cè)試顯示,達(dá)到了預(yù)期效果,即由淀粉基聚電解質(zhì)也形成了耐燃多層膜。3、通過(guò)淀粉基聚電解質(zhì)與含光功能基團(tuán)聚電解質(zhì)的LbL自組裝構(gòu)建光性能可調(diào)的多層膜。首先,進(jìn)行SC與對(duì)羥基偶氮苯的酯化反應(yīng),制備含偶氮基團(tuán)的淀粉基聚陰離子(SCAZ),由紅外、紫外和核磁驗(yàn)證其結(jié)構(gòu)。其次,由溶液澆注法制備PVAM膜,作為基質(zhì),交替浸泡于AS水溶液和SCAZ水溶液,其間用蒸餾水漂洗,循環(huán)操作至預(yù)定目標(biāo)層。然后,由UV檢測(cè)所得多層膜的光敏響應(yīng)特性及其與LbL循環(huán)次數(shù)的關(guān)系。另外,進(jìn)行SCAZ與羅丹明B的LbL自組裝,發(fā)現(xiàn)羅丹明B的熒光性能為L(zhǎng)bL自組裝所改變,LbL次數(shù)的增加導(dǎo)致熒光強(qiáng)度的降低。總之,本文以淀粉為主要原料,采用常規(guī)反應(yīng)制備出分別含有羧基、氨基和偶氮苯基的淀粉基聚陰、陽(yáng)離子,由淀粉和聚乙烯醇為原料制得基質(zhì)。隨后,探討了淀粉基聚電解質(zhì)和適當(dāng)組分通過(guò)靜電相互作用進(jìn)行LbL自組裝的可行性。然后,采用此溫和的方法,與有阻燃作用的銅離子、殼聚糖或氨基淀粉LbL自組裝成耐燃涂層;又采用此方法,與有光特性的含偶氮淀粉基聚電解質(zhì)或者羅丹明B自組裝成光性能可調(diào)的多層膜材料。淀粉基聚電解質(zhì)易于制備,LbL自組裝在常溫常壓水溶液中進(jìn)行,本文的探討結(jié)果利于淀粉在有無(wú)毒無(wú)害要求領(lǐng)域的應(yīng)用拓展。
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TB383.2
【圖文】：