天然聚多糖接枝聚己內(nèi)酯的離子液體反應(yīng)體系的研究.pdf

1、天然聚多糖憑借其來(lái)源廣、成本低、可再生、可降解、生物相容性好、無(wú)毒環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛的關(guān)注，如我國(guó)特色資源魔芋葡甘聚糖具有優(yōu)良的親水性、膠凝性、增稠性、粘滯性、成膜性等多種獨(dú)特的理化性質(zhì)，被應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、生物技術(shù)、精細(xì)化工等行業(yè);目前研究最多的纖維素納米晶則被是為理想的增強(qiáng)填料而被用于復(fù)合改性各種聚合物基質(zhì)。然而，天然聚多糖表面具有的大量親水性羥基在賦予其親水性表面的同時(shí)也大大限制了天然聚多糖的應(yīng)用范圍。因此，對(duì)天然聚多糖進(jìn)行表面

2、化學(xué)修飾進(jìn)而在一定程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)其表面性質(zhì)的調(diào)控是十分有必要的而且已逐步成為研究熱點(diǎn)之一。室溫離子液體作為纖維素的均相綠色非衍生化溶劑已被越來(lái)越多的研究者所關(guān)注并被用作反應(yīng)介質(zhì)針對(duì)纖維素進(jìn)行了一系列的化學(xué)修飾，但是針對(duì)納米級(jí)纖維素和其他天然聚多糖在室溫離子液體的溶解修飾的研究并不多。
　　 本論文本著改善并在一定程度上調(diào)控天然聚多糖表面性質(zhì)的目標(biāo)，以室溫離子液體作為反應(yīng)介質(zhì)開展一系列天然聚多糖表面接枝疏水性聚酯化學(xué)修飾的研究，使高

3、親水性易于自聚集的天然聚多糖更廣泛地應(yīng)用于日常生活中。一方面對(duì)纖維素微晶和納米晶表面接枝聚己內(nèi)酯長(zhǎng)鏈，制備出了表面具有疏水性的接枝產(chǎn)物，可以用于制備綜合性能優(yōu)良的疏水性基質(zhì)納米復(fù)合材料或作為進(jìn)一步衍生材料的原料;另一面以室溫離子液體作為溶劑和反應(yīng)介質(zhì)在我國(guó)特色資源魔芋葡甘聚糖表面接枝聚己內(nèi)酯長(zhǎng)鏈，改善魔芋葡甘聚糖表面的親水性質(zhì)，以提高其復(fù)合材料的抗水性能，拓展其應(yīng)用范圍。
　　 本論文主要的研究?jī)?nèi)容如下:
　　 (1)采

4、用室溫離子液體氯代1-丁基-3-甲基咪唑([BMIM] Cl)作為魔芋葡甘聚糖的溶劑對(duì)魔芋葡甘聚糖進(jìn)行溶解，結(jié)果表明[BMIM]Cl是魔芋葡甘聚糖的綠色非衍生性溶劑。隨后，以[BMIM]Cl作為反應(yīng)介質(zhì)，基于“graft from”策略以辛酸亞錫作為催化劑采用開環(huán)聚合的方法成功在魔芋葡甘聚糖表面接枝聚己內(nèi)酯長(zhǎng)鏈，而且XRD的結(jié)果表明非結(jié)晶態(tài)的魔芋葡甘聚糖經(jīng)過(guò)離子液體處理后得到的產(chǎn)物依然呈非結(jié)晶態(tài)，而不會(huì)像其他文獻(xiàn)針對(duì)纖維素報(bào)道的溶于離子

5、液體然后再生后形成納米晶結(jié)構(gòu)。同時(shí)，在魔芋葡甘聚糖表面接枝聚己內(nèi)酯長(zhǎng)鏈以后對(duì)其在常規(guī)有機(jī)介質(zhì)中的分散性能夠有一定的改善。
　　 (2)以離子液體[BMIM]Cl作為商售纖維素微晶的溶劑，并以其為反應(yīng)介質(zhì)成功在纖維素微晶表面接枝聚己內(nèi)酯長(zhǎng)鏈并且保持其針狀形貌，但是修飾后的纖維素微晶晶型被證明由Ⅰ型轉(zhuǎn)變?yōu)棰蛐停以偕蟮睦w維素微晶結(jié)晶度有所降低，使得它較容易通過(guò)酶促反應(yīng)降解為葡萄糖，這對(duì)促進(jìn)纖維素資源的生物降解具有重要意義。同時(shí)探

6、討了對(duì)纖維素微晶在離子液體中的溶解再生機(jī)理。
　　 (3)采用硫酸水解的方法從棉短絨中提取纖維素納米晶，并將其溶解于離子液體[BMIM]Cl中，探索了其溶解機(jī)理，并證明[BMIM]Cl是纖維素納米晶的非衍生化溶劑。然后以[BMIM]Cl作為反應(yīng)介質(zhì)成功地在纖維素納米晶表面接枝聚己內(nèi)酯長(zhǎng)鏈且保持其針狀形貌，只是在尺寸上略有增大。探索了離子液體對(duì)纖維素納米晶晶型結(jié)構(gòu)的影響，證明修飾后的纖維素納米晶仍呈結(jié)晶態(tài)，但是晶型由Ⅰ型轉(zhuǎn)變?yōu)棰蛐?/p>

7、。
　　 這些研究成果說(shuō)明離子液體可以作為分子級(jí)和納米級(jí)天然聚多糖的非衍生化綠色溶劑，也可拓展為用作其他納米級(jí)生物質(zhì)材料化學(xué)修飾的理想反應(yīng)介質(zhì)。這些成果將不僅拓展離子液體的應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)魔芋葡甘聚糖和聚多糖納米晶在離子液體中化學(xué)修飾的應(yīng)用提供參考和指導(dǎo)，順應(yīng)當(dāng)前環(huán)保材料的發(fā)展方向，豐富天然聚多糖在離子液體中的化學(xué)修飾方法學(xué)。同時(shí)本論文中重點(diǎn)探討了纖維素在離子液體中溶解再生的作用機(jī)理以及結(jié)晶形態(tài)變化，對(duì)離子液體在聚多糖納米晶的溶解和