天然多糖在离子液体AMIMCl中的应用研究

论文摘要

随着合成高分子材料对环境所造成的白色污染越来越严重,石油资源日益缺乏,导致石油价格的持续上涨,使得人们对可降解的、价格便宜的再生资源的研究开发越来越重视。天然多糖由于其普遍存在于大自然中来源广泛,并具有可生物降解、可再生、无毒等优异性能,因而受到人们的普遍关注。但天然多糖本身结构中含有大量羟基和一些其他极性基团,易形成分子内和分子间的氢键,导致天然多糖本身难以溶解和熔融,因此其应用受到了一定的限制,目前研究和开发天然多糖的有效溶剂已经引起了人们的广泛关注。在本文的研究工作中,首先,合成离子液体AMIMCl,通过核磁共振对其进行结构分析证实所合成产物正确。通过偏光显微镜观测黄原胶、瓜尔胶、卡拉胶和魔芋多糖这四种多糖在离子液体中的溶解过程表明,所选四种多糖均能够较好的溶解在所合成的离子液体中,利用红外、XRD光谱对溶解前后的多糖结构的进行分析,结果表明离子液体AMIMCl为所测四种多糖的有效真溶剂,但溶解过程中离子液体对多糖结构上的氢键有一定的破坏作用,再生后多糖的结晶度也有部分下降。对再生前后魔芋多糖进行DSC和TG分析可知,再生后魔芋多糖的热分解温度和热稳定性均有所下降。其次,对魔芋多糖在离子液体AMIMCl中进行均相乙酰化改性。通过红外和核磁图谱分析反应前后魔芋多糖的结构,结果表明魔芋多糖在离子液体中的均相乙酰化反应成功进行。探讨反应条件对取代度的影响,发现在无催化剂,反应时间为0.75h,温度为80℃,乙酸酐与魔芋中羟基的摩尔比为6：1的条件下,可达到最高取代度2.15。对原始魔芋和所得不同取代度的乙酰化魔芋进行溶解性能测试,发现原始魔芋多糖在DMF、DMSO、THF中均不能溶解,通过改性后的魔芋多糖在取代度达到1.02后便可溶解于DMSO,取代度达1.42后可溶于DMF,取代度达2.01时可溶于THF,并且随着取代度的提高溶解过程越来越容易。最后,在以NaOH为活化剂的条件下,通过苯甲酰氯对魔芋多糖进行苯甲酰化改性,引入苯甲酰基以增强魔芋分子链的刚性,对反应前后的魔芋多糖进行红外和核磁图谱表征分析,证明苯甲酰化反应成功进行,并测得产物的取代度为2.45。将苯甲酰化的魔芋多糖按照不同的浓度比例分别溶解在离子液子AMIMCL中,通过POM和阿贝尔折射仪观测表明,溶液出现液晶相的临界浓度为16wt%。利用流变仪对不同溶度的溶液进行流变性能测试,通过稳态流变测试探讨浓度和剪切速率对溶液稳态粘度的影响,并通过动态频率扫描测试浓度和频率对溶液储能模量和损耗模量的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 离子液体
• 1.3 离子液体的发展历史
• 1.4 室温离子液体的结构及性质
• 1.4.1 离子液体的结构
• 1.4.2 离子液体的物理性质
• 1.5 室温离子液体在资源与环境中的应用
• 1.5.1 离子液体在聚合物降解中的应用
• 1.5.2 离子液体在大气污染控制中的应用
• 1.6 天然多糖在室温离子液体中的应用研究进展
• 1.6.1 天然多糖
• 1.6.2 多糖在离子液体中的溶解
• 1.6.3 多糖在离子液体中的化学改性
• 1.6.4 多糖在离子液体中的液晶行为研究
• 1.7 本课题选用的几种天然多糖
• 1.7.1 黄原胶
• 1.7.2 瓜尔胶
• 1.7.3 卡拉胶
• 1.7.4 魔芋葡甘聚糖
• 1.8 本课题研究的目的和主要研究内容
• 第2章 几种天然多糖在离子液体中的溶解性能研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 实验仪器设备
• 2.2.3 实验过程
• 2.2.4 结构分析
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 离子液体AMIMCL的核磁共振波谱解析
• 2.3.2 多糖的溶解情况
• 2.3.3 红外表征
• 2.3.4 XRD图谱分析
• 2.3.5 热性能分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 魔芋葡甘聚糖在离子液体中的均相乙酰化研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 实验仪器设备
• 3.2.3 实验过程
• 3.2.4 结构分析
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 反应条件对取代度的影响
• 3.3.2 红外光谱分析
• 1H-NMR和¹³C-NMR'>3.3.3¹H-NMR和¹³C-NMR
• 3.3.4 溶解性能测试
• 3.4 本章小结
• 第4章 魔芋葡甘聚糖的苯甲酰化及其液晶行为的研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 实验仪器设备
• 4.2.3 实验过程
• 4.2.4 测试与表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 红外光谱
• 4.3.2 核磁图谱
• *的确定'>4.3.3 苯甲酰化KGM/AMIMCL溶液临界浓度C^*的确定
• 4.3.4 苯甲酰化KGM/AMIMCL溶液的平均折射指数n测定
• 4.3.5 苯甲酰化KGM/AMIMCL溶液的流变行为分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录:硕士期间发表的论文