魔芋葡甘聚糖乙酸酐酯改性及其熱塑性研究.pdf

1、以石油為原料的合成高分子材料正面臨石油資源日益枯竭和其廢棄物帶來嚴重的環(huán)境污染兩大難題。解決這兩大難題的有效辦法是尋找一種來源豐富，可降解的天然高分子材料，對其進行物理化學(xué)等改性后，能滿足人們對高分子材料的使用要求。魔芋葡甘聚糖(KGM)是一種來源豐富且可降解的天然高分子多糖，是我國的特產(chǎn)資源，因此本文圍繞著環(huán)境友好和滿足使用要求的魔芋葡甘聚糖熱塑新材料研發(fā)，以魔芋葡甘聚糖為原料，以冰乙酸為分散劑，乙酸酐為改性劑，對其進行酯化改性后，選

2、用了兩種不同的催化劑，分別制備了魔芋葡甘聚糖醋酸酯，并研究了魔芋葡甘聚糖醋酸酯熱性能、熔融流變特性等基本性能。
　　 以濃硫酸為催化劑，制備了粉末狀的魔芋葡甘聚糖醋酸酯(NKGM醋酸酯)，通過單因素實驗和正交實驗，獲得其最佳反應(yīng)條件是乙醇：水的量比5：5、反應(yīng)溫度80℃、反應(yīng)時間2h、催化劑濃硫酸的濃度0.1mol/L、KGM與乙酸酐量比5:40g/mL。采用了多種現(xiàn)代測試手段對NKGM醋酸酯進行了表征，結(jié)果表明：制備出了NKG

3、M醋酸酯，其表觀形貌大部分為松散的絮狀物，聚集態(tài)為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)；NKGM醋酸酯在熱分解前出現(xiàn)了明顯的玻璃化轉(zhuǎn)變，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為149℃；與KGM的熱穩(wěn)定性相比，改性后獲得的NKGM醋酸酯的熱穩(wěn)定性降低了；NKGM醋酸酯是典型的黏彈性材料，彈性比率21.27％。
　　 以甲烷磺酸為催化劑，制備了塊狀的魔芋葡甘聚糖(JKGM醋酸酯)，其最佳反應(yīng)條件是乙醇：水的量比4：6、反應(yīng)溫度為60℃、反應(yīng)時間為1.5h、KGM與乙酸酐

4、量比5:40g/mL、催化劑甲烷磺酸的濃度為0.06mol/L。分析測試結(jié)果表明制備出了JKGM醋酸酯，其表觀形貌為松散的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，聚集態(tài)為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)；JKGM醋酸酯在熱分解前出現(xiàn)了明顯的玻璃化轉(zhuǎn)變，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為173℃；與KGM的熱穩(wěn)定性相比，改性后獲得的JKGM醋酸酯的熱穩(wěn)定性得到了明顯的提高，其分解溫度達350℃。JKGM醋酸酯是典型的黏彈性材料，彈性比率占27.05％。DMA分析表明JKGM醋酸酯出現(xiàn)了兩個轉(zhuǎn)變，其

5、中一個是玻璃化轉(zhuǎn)變，另一個轉(zhuǎn)變與分子鏈上的羥基有關(guān)，可能是與水分子結(jié)合的羥基與水分子的協(xié)同運動引起的。
　　 分析了兩種催化劑獲得的魔芋葡甘聚糖醋酸酯的熱塑性等性能差別，NKGM醋酸酯的重均分子量Mw為1萬左右，JKGM醋酸酯的重均分子量Mw為15萬左右；NKGM醋酸酯和JKGM醋酸酯的分解溫度分別約為204℃和350℃；NKGM醋酸酯的玻璃化溫度低于JKGM醋酸酯25℃；NKGM醋酸酯注塑成型產(chǎn)品非常易碎，力學(xué)性能差，JKGM

6、醋酸酯的斷裂伸長率為27.42％、拉伸強度為6.88MPa、沖擊強度為2.56KJ/m2。NKGM醋酸酯和JKGM醋酸酯的吸水率分別為4.9％和4.8％，改性后的耐水性得到了明顯的改善。
　　 以甲烷磺酸為催化劑制備的JKGM醋酸酯，隨著溫度的增加，KGM醋酸酯平衡扭矩下降，KGM醋酸酯的加工流動性增強；隨著轉(zhuǎn)速的增加，KGM醋酸酯平衡扭矩略有下降，對KGM醋酸酯的加工流動性影響不大。鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)的增塑效果較佳，加