淀粉基聚电解质功能膜的LbL构筑探讨

发布时间：2020-06-26 05:14

【摘要】：本文由可完全降解、可再生和生物相容性良好的淀粉,与马来酸酐或对氨基苯甲酸进行功能化改性,得到含有羧基或氨基的淀粉基聚电解质,再与带有相反电荷的金属离子、电解质或聚电解质进行层-层(LbL)自组装,形成功能各异的淀粉基聚电解质多层膜材料,并对所得多层膜进行结构表征、性能分析和机理探讨,得到了如下结果:1、探讨了淀粉基聚阴离子与金属离子进行LbL自组装的可行性。首先,通过马来酸酐羧化可溶性淀粉,得到含有碳-碳双键和羧基的淀粉衍生物SC;接着,由SC和含有C=C和-COOH的聚乙烯醇衍生物(PVAM)发生自由基交联,生成凝胶;所得淀粉基凝胶在含有铜离子的水溶液中达平衡溶胀,得到表面带正电荷的基质;然后,将此基质在SC或海藻酸钠(SA)水溶液、含铜离子或铅离子水溶液中交替浸泡,其间用蒸馏水漂洗,循环操作至预定目标层。利用紫外光谱(UV)检测水溶液中金属离子的浓度变化,由X射线光电子能谱(XPS)检测多层膜表面的铜离子含量,由场发射扫描电镜(SEM)观察多层膜的表面和横截面,结果证实了LbL自组装按预期的进行。此外,由罗丹明B替换部分金属离子进行同样的过程,结果进一步证实了淀粉基聚电解质与反离子通过静电相互作用发生LbL自组装,生成了多层膜。2、利用聚阴离子与金属离子的LbL自组装生成了耐燃多层膜。首先,以预处理过的聚酯纤维为基底,在水溶性壳聚糖的水溶液、SA水溶液、含铜离子水溶液中交替浸泡,通过LbL自组装,在聚酯纤维表面形成涂层。其次,利用微型燃烧量热(MCC)、极限氧指数(LOI)和热失重分析(TGA)等仪器对所得产物进行测试,经过LbL自组装改性的聚酯纤维的THR值与PHRR值均有所下降,改性织物LOI值则高于原织物,在同一温度下改性样品的残留分数高于原样1.1%-5.4%;结果说明LbL自组装能有效地引入铜离子和含氮化合物,达到阻燃效果。然后,由SC和氨基淀粉(AS)以及铜离子进行LbL自组装,引入类似的阻燃成分,SEM观察、MCC和LOI的测试显示,达到了预期效果,即由淀粉基聚电解质也形成了耐燃多层膜。3、通过淀粉基聚电解质与含光功能基团聚电解质的LbL自组装构建光性能可调的多层膜。首先,进行SC与对羟基偶氮苯的酯化反应,制备含偶氮基团的淀粉基聚阴离子(SCAZ),由红外、紫外和核磁验证其结构。其次,由溶液浇注法制备PVAM膜,作为基质,交替浸泡于AS水溶液和SCAZ水溶液,其间用蒸馏水漂洗,循环操作至预定目标层。然后,由UV检测所得多层膜的光敏响应特性及其与LbL循环次数的关系。另外,进行SCAZ与罗丹明B的LbL自组装,发现罗丹明B的荧光性能为LbL自组装所改变,LbL次数的增加导致荧光强度的降低。总之,本文以淀粉为主要原料,采用常规反应制备出分别含有羧基、氨基和偶氮苯基的淀粉基聚阴、阳离子,由淀粉和聚乙烯醇为原料制得基质。随后,探讨了淀粉基聚电解质和适当组分通过静电相互作用进行LbL自组装的可行性。然后,采用此温和的方法,与有阻燃作用的铜离子、壳聚糖或氨基淀粉LbL自组装成耐燃涂层;又采用此方法,与有光特性的含偶氮淀粉基聚电解质或者罗丹明B自组装成光性能可调的多层膜材料。淀粉基聚电解质易于制备,LbL自组装在常温常压水溶液中进行,本文的探讨结果利于淀粉在有无毒无害要求领域的应用拓展。
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB383.2
【图文】：

淀粉基聚电解质功能膜的LbL构筑探讨

图1.1支链淀粉集群模型

淀粉基聚电解质功能膜的LbL构筑探讨

聚阴离子-聚阳离子形成PEC的示意图

【参考文献】