本文關(guān)鍵詞：偶氮羥丙基纖維素的可逆相轉(zhuǎn)變及其潤濕性研究

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【摘要】：羥丙基纖維素(HPC)具有生物降解性和生物相容性等優(yōu)良性能,因而它得到了科學(xué)家的廣泛研究。偶氮類化合物有著獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì),在光響應(yīng)智能材料、光信息存儲、液晶材料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。用醚化方法將偶氮小分子接入羥丙基纖維素分子鏈,可以得到兼具偶氮及纖維素材料優(yōu)良性質(zhì)的新型高分子材料。本論文的主要內(nèi)容及發(fā)現(xiàn)包括：(1)以羥丙基纖維素和(2-溴乙氧基)偶氮苯(BEA)及(4-溴丁氧基)偶氮苯(BBA)為原料,通過醚化反應(yīng)制備了一系列取代度的(2-溴乙氧基)偶氮羥丙基纖維素(azo-EHPC)和(4-溴丁氧基)偶氮羥丙基纖維素(azo-BHPC)。產(chǎn)物經(jīng)過分子量測試(GPC)、核磁(~1H-NMR)、紅外光譜(FT-IR)等表征手段確認(rèn)了產(chǎn)物的結(jié)構(gòu),表明我們成功合成了azo-EHPC和azo-BHPC;通過差示掃描量熱法(DSC)、熱失重分析(TGA)研究了產(chǎn)物的熱性能,發(fā)現(xiàn)隨著越多的偶氮苯基團(tuán)接枝到HPC上,偶氮羥丙基纖維素(azo-HPC)分子間作用力和熱穩(wěn)定性隨著DS_(azo)增大而降低。同時,我們還對它們的水溶性進(jìn)行了測試,發(fā)現(xiàn)水溶性azo-EHPC的取代度低于0.066, azo-BHPC的低于0.045。(2)通過紫外分光光度計及偏光顯微鏡觀察其水溶液的濁度,研究了其溶膠-凝膠(sol-gel)熱可逆相轉(zhuǎn)變行為,當(dāng)溶液溫度超過最低臨界溫度(LCST)時,澄清的azo-HPC溶液變渾濁。本文研究了LCST與偶氮苯基團(tuán)的順反構(gòu)象、環(huán)糊精(CD)的類型、azo-HPC的濃度、鹽的種類、NaCl濃度和聚丙烯酸(PAA)的量等因素之間的關(guān)系。結(jié)果表明,反式構(gòu)象azo-EHPC的LCST比HPC (37℃)低了近10℃,即降低到27℃,而順式的又比反式的高約3℃；此外,CD的加入會對溶液的LCST產(chǎn)生明顯的影響,使得LCST升高3-5℃,且對取代度較高的azo-HPC的sol-gel轉(zhuǎn)變溫度影響較大。將鹽和PAA等加入到azo-EHPC溶液中,發(fā)現(xiàn)它們也對LCST產(chǎn)生了影響。隨著鹽濃度、PAA濃度的增大,LCST都逐漸降低。我們還討論了熱致可逆相轉(zhuǎn)變機(jī)理,我們認(rèn)為DS_(azo),偶氮基團(tuán)的構(gòu)象,azo-EHPC的濃度,鹽的濃度和CD對azo-EHPC的LCST的產(chǎn)生影響是通過偶氮基團(tuán)的側(cè)鏈和水分子之間疏水/親水結(jié)合的強(qiáng)弱程度不同達(dá)到的。(3)通過將azo-EHPC和azo-BHPC制成流延膜,研究azo-HPC膜的潤濕度。首先潤濕度取決于DS_(azo),DS_(azo)越高,其接觸角越大,潤濕度就越小。其次,還可以通過紫外光或者可見光照射來誘導(dǎo)偶氮基團(tuán)實(shí)現(xiàn)順式-反式構(gòu)象的改變,從而實(shí)現(xiàn)調(diào)控膜的潤濕度。通過控制UV-vis的照射時間,對azo-HPC膜的潤濕度進(jìn)行調(diào)控,發(fā)現(xiàn)經(jīng)紫外光照射后,順式結(jié)構(gòu)的水接觸角比反式的低。在相同DS_(azo)下,在未完全實(shí)現(xiàn)順式構(gòu)象的轉(zhuǎn)變之前,隨著紫外光照射時間增長,接觸角逐漸減��；實(shí)現(xiàn)完全轉(zhuǎn)變之后,接觸角達(dá)到穩(wěn)定。azo-HPC薄膜潤濕性的改變可歸因于在紫外-可見光照射下偶氮苯基團(tuán)發(fā)生反式-順式構(gòu)象的改變,接觸角變化的大小取決于azo-HPC取代度的大小,在同樣條件下,DS_(azo)越大,對應(yīng)水接觸角的變化范圍也越大。順-反異構(gòu)的可逆轉(zhuǎn)變會引起薄膜潤濕度的循環(huán)改變。本工作為調(diào)控環(huán)境友好型聚合物衍生物的表面性能提供了有效的方法。
【關(guān)鍵詞】：溶膠凝膠 偶氮羥丙基纖維素 潤濕度 相轉(zhuǎn)變溫度 環(huán)糊精
【學(xué)位授予單位】：福建師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O636.11
【目錄】：

• 中文摘要2-4
• Abstract4-6
• 中文文摘6-11
• 緒論11-25
• 0.1 簡述羥丙基纖維素及其環(huán)境響應(yīng)型衍生物研究11-12
• 0.2 纖維素衍生物溶膠凝膠轉(zhuǎn)變行為研究進(jìn)展12-14
• 0.3 偶氮化合物14-16
• 0.4 影響溶膠凝膠轉(zhuǎn)變的因素16-20
• 0.4.1 環(huán)糊精對溶膠凝膠轉(zhuǎn)變的影響16-18
• 0.4.2 鹽對溶膠凝膠轉(zhuǎn)變行為的影響18-19
• 0.4.3 聚丙烯酸對溶膠凝膠轉(zhuǎn)變行為的影響19-20
• 0.5 偶氮羥丙基纖維素薄膜潤濕性研究20-22
• 0.6 研究的目的和意義22-25
• 第一章 偶氮羥丙基纖維素的合成及表征25-39
• 1.1 前言25-26
• 1.2 實(shí)驗(yàn)部分26-30
• 1.2.1 原料、試劑和儀器26-27
• 1.2.2 對羥基偶氮苯(p-HAB)的合成27
• 1.2.3 (2-溴乙氧基)偶氮苯(BEA)的合成27
• 1.2.4 偶氮羥丙基纖維素的制備27-29
• 1.2.5 分析與表征29-30
• 1.3 結(jié)果與討論30-36
• 1.3.1 azo-EHPC取代度30
• 1.3.2 核磁表征30-31
• 1.3.3 分子量測試31-33
• 1.3.4 紅外光譜分析33-34
• 1.3.5 DSC測試34-35
• 1.3.6 熱重分析35-36
• 1.4 本章小結(jié)36-39
• 第二章 azo-EHPC溶膠凝膠轉(zhuǎn)變及影響溶膠凝膠轉(zhuǎn)變的因素39-61
• 2.1 前言39-40
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分40-42
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料、試劑及儀器40
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟40-41
• 2.2.3 表征方法41-42
• 2.3 結(jié)果與討論42-57
• 2.3.1 宏觀HPC和azo-EHPC1溶膠凝膠轉(zhuǎn)變42
• 2.3.2 微觀azo-EHPC1溶膠凝膠轉(zhuǎn)變過程42-43
• 2.3.3 通過濁度測試表征相轉(zhuǎn)變43-50
• 2.3.4 濃度對sol-gel轉(zhuǎn)變過程的影響50-51
• 2.3.5 鹽對sol-gel轉(zhuǎn)變過程的影響51-53
• 2.3.6 PAA對sol-gel轉(zhuǎn)變過程的影響53-57
• 2.4 相轉(zhuǎn)變機(jī)理的探究57-58
• 2.5 本章結(jié)論58-61
• 第三章 azo-HPC薄膜潤濕度的調(diào)控與研究61-69
• 3.1 前言61-62
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分62
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料和儀器62
• 3.2.2 表征測試62
• 3.3 結(jié)果與討論62-68
• 3.3.1 azo-EHPC溶液反式-順式構(gòu)象轉(zhuǎn)化速率63-64
• 3.3.2 azo-EHPC膜的順反構(gòu)象的轉(zhuǎn)變研究64-65
• 3.3.3 azo-HPC薄膜的順反異構(gòu)循環(huán)65-67
• 3.3.4 接觸角改變的機(jī)理分析67-68
• 3.4 結(jié)論68-69
• 第四章 結(jié)論69-71
• 參考文獻(xiàn)71-83
• 攻讀學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果83-85
• 致謝85-87
• 個人簡歷87-88

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 王曉林;王曉工;;含三氟甲基偶氮生色團(tuán)環(huán)氧樹脂類聚合物合成和光致表面自結(jié)構(gòu)研究[J];高分子學(xué)報;2012年02期

2 孫賓賓;傅正生;陳潔;王芳寧;;一種光致變色偶氮染料接枝羧甲基甲殼素高聚物的合成[J];化學(xué)與生物工程;2009年08期

3 汪懌翔;張俐娜;;天然高分子材料研究進(jìn)展[J];高分子通報;2008年07期

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本文編號：914470