殼聚糖接枝丙烯酸酯共聚物的合成及其在PVC中的應用.pdf

1、殼聚糖(CTS)含有多種官能團，極具反應活性，并且是一種天然抗菌劑，具有優(yōu)良的抗菌性。丙烯酸酯類共聚物性能優(yōu)良，應用廣泛且符合環(huán)保要求。本課題采用乳液聚合的方法，將丙烯酸酯類單體與殼聚糖接枝共聚，分別合成殼聚糖—純丙和殼聚糖—苯丙共聚乳液，制得殼聚糖—丙烯酸酯類共聚物樹脂(ACR)，添加到PVC中，進行了共混改性研究。 首先進行殼聚糖的選擇。用普通殼聚糖、水溶性殼聚糖和低分子殼聚糖(殼寡糖)三種殼聚糖分別合成殼聚糖—純丙共聚乳液

2、。通過對殼聚糖的溶解度、顏色、乳液穩(wěn)定性、固含量、凝膠率、粒徑大小和乳膠膜表面形態(tài)進行比較和分析，最終選用水溶性殼聚糖。以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、苯乙烯(St)為主單體，殼聚糖為抗菌單體，過硫酸鉀(KPS)和硝酸鈰銨(CAN)為引發(fā)劑，通過接枝共聚，合成了殼聚糖—純丙共聚乳液和殼聚糖—苯丙共聚乳液。考察了殼聚糖、水、乳化劑和引發(fā)劑用量，軟硬單體配比和用量，反應時間和溫度對乳液性能的影響。通過測定乳液固含量、凝膠率和

3、穩(wěn)定性，確定兩種乳液的最佳合成條件。利用紅外光譜(IR)和掃描電鏡(SEM)測試乳液的組成變化，表征聚合物的結構及乳膠膜表面形態(tài)；差示掃描量熱儀(DSC)考察玻璃化轉變溫度；激光粒度儀測試乳液粒徑的大小及分布情況；將乳液涂成薄膜，測試抗菌性能，發(fā)現(xiàn)具有良好的抗菌性。 用殼聚糖—純丙共聚乳液和殼聚糖—苯丙共聚乳液制得ACR粒子，添加到PVC中，進行共混改性。測試混煉時間和混煉溫度對PVC/ACR共混材料沖擊性能的影響。用凍融破乳法

4、制得ACR1和ACR2粒子，添加到PVC中，測試共混改性后PVC材料的抗沖擊性能、彎曲性能、拉伸性能、耐熱性能和加工性能。用掃描電鏡觀察樣品的形貌特征，發(fā)現(xiàn)共混體系相容性較好。ACR與PVC共混后能顯著提高PVC的抗沖擊性能，而材料的拉伸性能和彎曲模量有不同程度的下降。當PVC/ACR1=100/8時，共混體系的沖擊強度較純PVC提高4倍多；當PVC/ACR2=100/10時，共混體系的沖擊強度較純PVC提高3倍多。所以，合成的ACR是

5、一種能有效改善PVC抗沖擊性能的改性劑，并且PVC/ACR1的抗沖擊性能優(yōu)于PVC/ACR2的抗沖擊性能。將碳酸鈣加到乳液中破乳制得ACR3和ACR4兩種粒子，添加到PVC中，測試共混改性后PVC材料的性能。共混后，PVC的抗沖擊性能顯著提高，而拉伸性能和彎曲性能逐漸減小，但程度較小。當PVC/ACR3=100/18時，共混體系的沖擊強度較純PVC提高近5倍；當PVC/ACR4=100/20時，共混體系的沖擊強度較純PVC提高近4倍。綜

6、上所述，PVC/ACR3的抗沖擊性能最佳。測試了PVC/ACR3材料的抗菌性，對大腸桿菌的抗菌率達99.1％，金黃色葡萄球菌的抗菌率達98.9％，表明具有優(yōu)良的抗菌性。 ACR與稀土穩(wěn)定體系下的PVC共混，可制得性能優(yōu)良，不含鉛鹽的無毒PVC/ACR材料。采用皂化法自制了硬脂酸稀土穩(wěn)定劑，并對其熱穩(wěn)定性進行測試。結果表明，硬脂酸稀土穩(wěn)定性能滿足材料的加工性能。對稀土穩(wěn)定體系下PVC/ACR共混材料的沖擊性能和加工性能進行測試，材料的沖擊

7、性能和加工性能都有不同程度的提高。用掃描電鏡觀察了樣品的形貌特征，共混體系相容性很好。將PVC/ACR3與PVC/CPE、PVC/SBS兩個增韌體系進行性能比較，實驗結果表明ACR3完全可以取代CPE、SBS兩種抗沖改性劑，并且ACR3與CPE有良好的協(xié)同作用。 制備的ACR是功能性改性助劑，對PVC進行共混改性，可得到高韌性抗菌材料。合成無毒、環(huán)保的稀土穩(wěn)定劑添加到PVC/ACR中，材料的性能較好，應用研究取得了比較明顯的效果