杜仲膠的環(huán)氧化改性及其超疏水復(fù)合材料的制備.pdf

1、本文以天然杜仲橡膠為基體材料，主要做了兩部分的研究工作。首先，對(duì)天然杜仲膠進(jìn)行了環(huán)氧化改性的研究;其次，利用了杜仲膠液的優(yōu)勢條件，制備了超疏水復(fù)合材料。
　　在天然杜仲膠的環(huán)氧化改性方面，我們采用單一溶劑循環(huán)法對(duì)酶處理的杜仲葉進(jìn)行提取和分離，從而得到杜仲膠(EucommiaUlmoidGum，EUG)液，并以過氧乙酸作為氧化劑直接添加到杜仲膠液中，經(jīng)后處理得到環(huán)氧杜仲膠(EpoxidedEucommiaUlmoidGum，EEUG

2、)，考察了過氧乙酸與杜仲膠雙鍵的配比(γ)、反應(yīng)時(shí)間、過氧乙酸濃度對(duì)環(huán)氧度、副反應(yīng)程度、Tg和Tm的影響;采用凝膠色譜法(GelPermeationChromatography,GPC)測定了EUG的分子量大小及分布，使用傅里葉紅外變換法（InfraredAbsorptionSpectroscpoy,FTIR）、核磁氫譜法(1H-NuclearMagneticResonanceSpectroscopy，1H-NMR)對(duì)EUG和EEUG的

3、分子結(jié)構(gòu)及環(huán)氧度進(jìn)行了表征，并用差示掃描量熱法(DiffeventialScanningCalovimltry,DSC)表征了環(huán)氧度對(duì)EEUG結(jié)晶度、Tg和Tm的影響。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，提取出來的EUG具有99.9％的反式-1，4-異戊二烯結(jié)構(gòu)，分子量在30～45萬左右，Tg為-65.5℃，Tm為58.2℃;通過FTIR、1H-NMR、DSC方法表征，發(fā)現(xiàn)經(jīng)環(huán)氧化改性后，EUG分子鏈上確實(shí)引入了環(huán)氧基團(tuán)，而且環(huán)氧基團(tuán)在分子鏈中分

4、布比較均勻;FTIR法測得的環(huán)氧度A1250/A1383與1HNMR法測得的環(huán)氧度A2.68/(A5.08+A2.68)之間具有很好的線性關(guān)系，線性擬合優(yōu)度判定系數(shù)為0.9994;隨環(huán)氧度的增加，EEUG分子鏈剛性增加，極性增強(qiáng)，結(jié)晶能力下降，導(dǎo)致Tg升高，Tm下降;另外，可通過控制過氧乙酸和杜仲膠雙鍵的配比(γ)和反應(yīng)時(shí)間來控制環(huán)氧度，隨著γ和反應(yīng)時(shí)間的增加，環(huán)氧度增大，但是副反應(yīng)程度也會(huì)相應(yīng)增加;綜合實(shí)驗(yàn)條件確定在γ為0.4、反應(yīng)時(shí)

5、間為1h、過氧乙酸濃度為2～3mol/L時(shí)，環(huán)氧化程度最高、副反應(yīng)程度最小，環(huán)氧化效果最好。
　　在超疏水復(fù)合材料的制備方面，我們利用溶劑法提取EUG的這種溶液優(yōu)勢，直接在杜仲膠液中加入非溶劑或者低表面能物質(zhì)來制備超疏水材料;考察了溫度對(duì)杜仲膠超疏水復(fù)合材料結(jié)晶性能的影響以及非溶劑的種類及添加量、低表面能物質(zhì)的添加量對(duì)杜仲膠超疏水復(fù)合材料接觸角和表觀形貌的影響。并利用接觸角測量儀測量不同溫度下不同方法制備的疏水性薄膜的接觸角，采用

6、掃描電鏡(ScanningElectronMicroscopy，SEM)觀察了EUG超疏水薄膜的表觀形貌。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:隨干燥溫度的升高，所制得的疏水薄膜對(duì)水的接觸角減小，0℃時(shí)所制得的杜仲膠薄膜疏水性較好，接觸角為147°;采用丙酮誘導(dǎo)相分離法時(shí)，隨丙酮加入量的增加，薄膜接觸角先增大后減小，當(dāng)加入量為10％（V丙酮∶V膠液）時(shí)，接觸角可達(dá)156°;采用水蒸氣誘導(dǎo)相分離法時(shí)，隨水蒸氣誘導(dǎo)時(shí)間的增加，薄膜接觸角先增大后減小，當(dāng)

7、誘導(dǎo)時(shí)間為6min時(shí)，接觸角可達(dá)153.4°;當(dāng)加入低表面能物質(zhì)疏水性納米SiO2后，進(jìn)一步增強(qiáng)了薄膜的超疏水能力，隨SiO2加入量的增加，所制得的薄膜接觸角先增大后減小，加入量為4％（wt％）時(shí)接觸角最大，為160.7°;本課題組制備超疏水材料所采用的方法制備過程簡單、成本低、可大面積制備，具有一定的工業(yè)優(yōu)勢。
　　本課題主要研究了杜仲橡膠的功能化及綜合應(yīng)用，即杜仲膠的環(huán)氧化改性及其超疏水復(fù)合材料的制備。這部分研究工作，擴(kuò)充了杜