偶氮羟丙基纤维素的可逆相转变及其润湿性研究

发布时间：2017-09-25 01:04

  本文关键词：偶氮羟丙基纤维素的可逆相转变及其润湿性研究

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【摘要】：羟丙基纤维素(HPC)具有生物降解性和生物相容性等优良性能,因而它得到了科学家的广泛研究。偶氮类化合物有着独特的光学性质,在光响应智能材料、光信息存储、液晶材料等领域有着广泛的应用前景。用醚化方法将偶氮小分子接入羟丙基纤维素分子链,可以得到兼具偶氮及纤维素材料优良性质的新型高分子材料。本论文的主要内容及发现包括：(1)以羟丙基纤维素和(2-溴乙氧基)偶氮苯(BEA)及(4-溴丁氧基)偶氮苯(BBA)为原料,通过醚化反应制备了一系列取代度的(2-溴乙氧基)偶氮羟丙基纤维素(azo-EHPC)和(4-溴丁氧基)偶氮羟丙基纤维素(azo-BHPC)。产物经过分子量测试(GPC)、核磁(~1H-NMR)、红外光谱(FT-IR)等表征手段确认了产物的结构,表明我们成功合成了azo-EHPC和azo-BHPC;通过差示扫描量热法(DSC)、热失重分析(TGA)研究了产物的热性能,发现随着越多的偶氮苯基团接枝到HPC上,偶氮羟丙基纤维素(azo-HPC)分子间作用力和热稳定性随着DS_(azo)增大而降低。同时,我们还对它们的水溶性进行了测试,发现水溶性azo-EHPC的取代度低于0.066, azo-BHPC的低于0.045。(2)通过紫外分光光度计及偏光显微镜观察其水溶液的浊度,研究了其溶胶-凝胶(sol-gel)热可逆相转变行为,当溶液温度超过最低临界温度(LCST)时,澄清的azo-HPC溶液变浑浊。本文研究了LCST与偶氮苯基团的顺反构象、环糊精(CD)的类型、azo-HPC的浓度、盐的种类、NaCl浓度和聚丙烯酸(PAA)的量等因素之间的关系。结果表明,反式构象azo-EHPC的LCST比HPC (37℃)低了近10℃,即降低到27℃,而顺式的又比反式的高约3℃；此外,CD的加入会对溶液的LCST产生明显的影响,使得LCST升高3-5℃,且对取代度较高的azo-HPC的sol-gel转变温度影响较大。将盐和PAA等加入到azo-EHPC溶液中,发现它们也对LCST产生了影响。随着盐浓度、PAA浓度的增大,LCST都逐渐降低。我们还讨论了热致可逆相转变机理,我们认为DS_(azo),偶氮基团的构象,azo-EHPC的浓度,盐的浓度和CD对azo-EHPC的LCST的产生影响是通过偶氮基团的侧链和水分子之间疏水/亲水结合的强弱程度不同达到的。(3)通过将azo-EHPC和azo-BHPC制成流延膜,研究azo-HPC膜的润湿度。首先润湿度取决于DS_(azo),DS_(azo)越高,其接触角越大,润湿度就越小。其次,还可以通过紫外光或者可见光照射来诱导偶氮基团实现顺式-反式构象的改变,从而实现调控膜的润湿度。通过控制UV-vis的照射时间,对azo-HPC膜的润湿度进行调控,发现经紫外光照射后,顺式结构的水接触角比反式的低。在相同DS_(azo)下,在未完全实现顺式构象的转变之前,随着紫外光照射时间增长,接触角逐渐减小；实现完全转变之后,接触角达到稳定。azo-HPC薄膜润湿性的改变可归因于在紫外-可见光照射下偶氮苯基团发生反式-顺式构象的改变,接触角变化的大小取决于azo-HPC取代度的大小,在同样条件下,DS_(azo)越大,对应水接触角的变化范围也越大。顺-反异构的可逆转变会引起薄膜润湿度的循环改变。本工作为调控环境友好型聚合物衍生物的表面性能提供了有效的方法。
【关键词】：溶胶凝胶 偶氮羟丙基纤维素 润湿度 相转变温度 环糊精
【学位授予单位】：福建师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O636.11
【目录】：

• 中文摘要2-4
• Abstract4-6
• 中文文摘6-11
• 绪论11-25
• 0.1 简述羟丙基纤维素及其环境响应型衍生物研究11-12
• 0.2 纤维素衍生物溶胶凝胶转变行为研究进展12-14
• 0.3 偶氮化合物14-16
• 0.4 影响溶胶凝胶转变的因素16-20
• 0.4.1 环糊精对溶胶凝胶转变的影响16-18
• 0.4.2 盐对溶胶凝胶转变行为的影响18-19
• 0.4.3 聚丙烯酸对溶胶凝胶转变行为的影响19-20
• 0.5 偶氮羟丙基纤维素薄膜润湿性研究20-22
• 0.6 研究的目的和意义22-25
• 第一章 偶氮羟丙基纤维素的合成及表征25-39
• 1.1 前言25-26
• 1.2 实验部分26-30
• 1.2.1 原料、试剂和仪器26-27
• 1.2.2 对羟基偶氮苯(p-HAB)的合成27
• 1.2.3 (2-溴乙氧基)偶氮苯(BEA)的合成27
• 1.2.4 偶氮羟丙基纤维素的制备27-29
• 1.2.5 分析与表征29-30
• 1.3 结果与讨论30-36
• 1.3.1 azo-EHPC取代度30
• 1.3.2 核磁表征30-31
• 1.3.3 分子量测试31-33
• 1.3.4 红外光谱分析33-34
• 1.3.5 DSC测试34-35
• 1.3.6 热重分析35-36
• 1.4 本章小结36-39
• 第二章 azo-EHPC溶胶凝胶转变及影响溶胶凝胶转变的因素39-61
• 2.1 前言39-40
• 2.2 实验部分40-42
• 2.2.1 实验原料、试剂及仪器40
• 2.2.2 实验步骤40-41
• 2.2.3 表征方法41-42
• 2.3 结果与讨论42-57
• 2.3.1 宏观HPC和azo-EHPC1溶胶凝胶转变42
• 2.3.2 微观azo-EHPC1溶胶凝胶转变过程42-43
• 2.3.3 通过浊度测试表征相转变43-50
• 2.3.4 浓度对sol-gel转变过程的影响50-51
• 2.3.5 盐对sol-gel转变过程的影响51-53
• 2.3.6 PAA对sol-gel转变过程的影响53-57
• 2.4 相转变机理的探究57-58
• 2.5 本章结论58-61
• 第三章 azo-HPC薄膜润湿度的调控与研究61-69
• 3.1 前言61-62
• 3.2 实验部分62
• 3.2.1 实验原料和仪器62
• 3.2.2 表征测试62
• 3.3 结果与讨论62-68
• 3.3.1 azo-EHPC溶液反式-顺式构象转化速率63-64
• 3.3.2 azo-EHPC膜的顺反构象的转变研究64-65
• 3.3.3 azo-HPC薄膜的顺反异构循环65-67
• 3.3.4 接触角改变的机理分析67-68
• 3.4 结论68-69
• 第四章 结论69-71
• 参考文献71-83
• 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果83-85
• 致谢85-87
• 个人简历87-88

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 王晓林;王晓工;;含三氟甲基偶氮生色团环氧树脂类聚合物合成和光致表面自结构研究[J];高分子学报;2012年02期

2 孙宾宾;傅正生;陈洁;王芳宁;;一种光致变色偶氮染料接枝羧甲基甲壳素高聚物的合成[J];化学与生物工程;2009年08期

3 汪怿翔;张俐娜;;天然高分子材料研究进展[J];高分子通报;2008年07期

4 雍国平,李光水,郑飞,周会舜;β-环糊精包合物的结构研究[J];高等学校化学学报;2000年07期

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本文编号：914470