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聚（4-乙烯吡啶）及其衍生物与天然高分子复合材料的结构和性能研究

作　者: 刘昌华
导　师: 肖超渤
学　校: 武汉大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 壳聚糖魔芋葡甘聚糖木质素海藻酸钠聚(4-乙烯吡啶) 衍生物
分类号: O633.5
类　型: 博士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

众所周知,大多数聚合物共混时都是不相容的,但共混相容性对其性能有重要影响,所以研究聚合物间共混相容性一直是高分子合金领域的热点之一。从热力学角度考虑以及大量的实验结果表明,要使两种聚合物共混相容,就必须使两种聚合物间存在特殊相互作用。已被广泛研究的特殊作用是氢键作用,其次是电子给体-受体相互作用。很早以来人们就观察到.在溶液中,化学上或结构上互补的高分子之间可通过某些次价力作用产生复合（Complex或association）,形成大分子复合体,甚至聚集体（aggregate或cluster）。出于这些复合体的产生,大分子溶液往往出现异常的溶液行为,甚至出现沉淀、凝胶、凝聚、液晶等等。而且,这些大分子聚集体往往具有一些不同于其组分大分子的性能。尤其是随着生命科学的深入发展,人们发现分子间的次价力作用在生物体系中具有重要的作用,许多生物大分子的生物功能的实现,都与其分子间的复合密切相关。这些都促使人们对大分子间的复合作用进行更深入的研究。近几十年来,许多实验室对此作了大量的工作,开发研究了一系列聚合物复合体系,并对稳定复合体系的次价力、复合产生的条件、复合物的结构和性能等进行了较系统的研究,具有重要的学术及应用价值。聚（4-乙烯吡啶）是一种多功能聚合物,其吡啶环具有吡啶的典型反应特征,能与卤代烷烃反应生成季铵盐;能与过氧化氢反应生成聚（4-乙烯-N-氧化吡啶）以及其它的一些卤代物如氯乙酸、氯代乙酸酯、氯代有机胺、氯代有机醇反应,生成季铵盐阳离子聚电解质以及具有偶极离子对结构的錨盐,通过这些衍尘化反应能有效地在主链中引入不同的功能基团,改变其在不同溶剂中的溶解性能。而且聚（4-乙烯吡啶）及其衍生物具有抗菌、杀菌、吸附、气体选择渗透以及好的蒸汽滲透分离能力;通过衍生化,将在聚合物的共混研究中产生特殊的相互作用,将对所得的共混材料赋予新的功能和新的应用前景。天然高分子中的壳聚糖、魔芋葡甘聚糖、海藻酸钠、木质素等大分子中含有丰富的官能基团,能在共混研究中产生特殊的相互作用,增强共混体系中两种聚合物间的相容性;而且以天然高分子多糖为基础的聚电解质在医药、环保以及亲水PV透水膜等方面倍受研究者们的关注,其中海藻酸钠（AG）和壳聚糖（CS）等几种天然的亲水材料,它们分别含有亲水基团-COOH和-NH₂,这些亲水基团有利于各种技术如交联、共聚、共混、离子化进行改性;在已有的有

全文目录

中文摘要  4-8
英文摘要  8-18
第—章前言  18-54
  第一节聚乙烯毗啶及其衍生物的合成  18-20
    1.1.1 乙烯吡啶单体的合成  18
    1.1.2 聚乙烯吡啶的合成  18
    1.1.3 聚乙烯吡啶衍生物的合成  18-20
  第二节聚乙烯吡啶及其季铵盐的研究进展  20-32
    1.2.1 聚乙烯吡啶树脂的功能研究  20-28
    1.2.2 聚(4-乙烯吡啶)季铵盐的应用研究  28-32
  第三节聚乙烯吡啶在聚合物共混体系中相互作用研究进展  32-36
    3.1 聚合物共混体系的基本问题  32
    3.2 改善聚合物共混体系相容性的一般方法  32-33
    3.3 聚乙烯吡啶在聚合物共混体系中特殊相互作用研究进展  33-36
  第四节聚乙烯吡啶分子自组装复合材料的研究进展  36-40
    4.1 氢键控制的分子自组装  36-39
    4.2 聚合物的静电层状自组装  39-40
  第五节课题的设计及意义  40-42
  参考文献  42-54
第二章壳聚糖／溴化聚(N-丁基-4-乙烯吡啶盐)共混膜的制备及其结构和性能研究  54-65
  第一节引言  54-55
  第二节实验部分  55-56
    2.1 季铵化聚乙烯吡啶盐的制备  55
    2.2 共混膜的制备  55
    2.3 共混膜的表征  55-56
  第三节结果与讨论  56-62
    3.1 共混膜的形貌和相容性  56-57
    3.2 膜的红外光谱分析  57-58
    3.3 样品的X-射线分析  58-60
    3.4 样品的热稳定性分析  60-61
    3.5 膜的力学性能  61-62
  第四节结论  62-63
  参考文献  63-65
第三章魔芋葡甘聚糖／季铵化聚(N-丁基-4-乙烯吡啶)盐共混膜的制备和性能研究  65-80
  第一节引言  65-66
  第二节实验部分  66-69
    2.1 魔芋葡甘聚糖的提取  66-67
    2.2 共混膜的制备  67-68
    2.3 膜的表征  68
    2.4 共混膜保鲜试验  68-69
  第三节结果和讨论  69-77
    3.1 膜的形貌和相容性  69-70
    3.2 样品的红外光谱分析  70-72
    3.3 样品的X-射线分析  72-73
    3.4 热稳定性分析  73-74
    3.5 力学性能分析  74-75
    3.6 共混膜的保鲜试验  75-77
  第四节结论  77-78
  参考文献  78-80
第四章木质素改性聚(4-乙烯吡啶)的结构和性能研究  80-93
  第一节引言  80
  第二节实验部分  80-82
    2.1 聚乙烯吡啶的制备  81
    2.2 共混膜的制备  81
    2.3 共混膜的表征  81-82
  第三节结果与讨论  82-89
    3.1 木质素对共混膜形念的影响  82
    3.2 木质素对共混膜的热稳定性的影响  82-84
    3.3 木质素对共混膜的结晶度的影响  84-85
    3.4 木质素与PVP相互作用的IR分析  85-87
    3.5 木质素对共混膜的力学性能影响  87-89
  第四节结论  89
  参考文献  89-93
第五章壳聚糖／偶极离子对结构单元的季铵化聚(4-乙烯吡啶)盐共混膜的结构和性能研究  93-104
  第一节引言  93-94
  第二节实验部分  94-95
    2.1 聚(4-乙烯吡啶)衍生物的制备  94
    2.2 共混膜的制备  94
    2.3 共混膜的表征  94-95
  第三节结果与讨论  95-102
    3.1 共混膜的形貌特征  95-96
    3.2 共混膜的红外光谱分析  96-98
    3.3 膜样品的X-衍射分析  98-99
    3.4 QPVP对共混膜热稳定性的影响  99-100
    3.5 QPVP对膜的溶胀性能的影响  100
    3.6 QPVP对共混膜的力学性能的影响  100-102
  第四节结论  102
  参考文献  102-104
第六章偶极离子对结构的季铵化聚(N-羧甲基-4-乙烯吡啶)盐改性海藻酸钠共混膜的结构和性能研究  104-118
  第一节引言  104-105
  第二节实验部分  105-106
    2.1 聚(4-乙烯吡啶)衍生物的制备  105
    2.2 共混膜的制备  105
    2.3 共混膜的表征  105-106
  第三节结果与讨论  106-113
    3.1 共混膜的形貌特征  106
    3.2 膜的红外光谱表征  106-108
    3.3 膜的WXRD分析  108-110
    3.4 样品的热分析  110-111
    3.5 共混膜的力学性能  111-112
    3.6 水在共混膜中的扩散性能  112-113
  第四节交联共混膜对水渗透能力的影响  113-115
    4.1 交联共混膜的制备  113-114
    4.2 交联膜对扩散能力的影响  114-115
  第五节结论  115-116
  参考文献  116-118
攻读博士学位期间已发表和待发表的论文及专利目录  118-119
致谢  119

聚（4-乙烯吡啶）及其衍生物与天然高分子复合材料的结构和性能研究

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