学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

树枝状大分子聚酰胺胺改性无机纳米材料及性能研究

作　者: 卢康利
导　师: 钟明强；陈枫；杨晋涛
学　校: 浙江工业大学
专　业: 材料学
关键词: 蒙脱土纳米SiO2 聚酰胺胺树枝状大分子
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 123次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

树枝状大分子(Dendrimer)是近年来出现的一类具有完美树形结构的大分子,具有高度支化、结构规整、单分散等特性,使其在许多领域潜在重要的应用价值,成为相关领域的研究热点。树枝状大分子聚酰胺胺(PAMAM)对无机纳米粒子的改性,可以提高它在聚合物中的分散性并赋予其功能性。本文采用有机树枝状大分子季铵盐(一类新型阳离子改性剂包括了不同代数的球形及半球形PAMAM季铵盐)插层改性蒙脱土的方法。分别考察了不同代数的树状季铵盐及其不同投料量对于蒙脱土层间距的影响,分析了单分子电荷量及支化程度对于蒙脱土层间负载量的影响,并将第一代球形树枝状大分子改性后获得的不同层间距(1.99nm及2.83nm)的蒙脱土应用于聚苯乙烯(PS)基体以论证本文所提出的层间分子结构模型。再用X-射线衍射仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、综合热分析仪(TGA)、差式扫描量热仪(DSC),透射电子显微镜(TEM)等对其进行表征。研究发现,第一代球形PAMAM季铵盐,随着投料量的增加,蒙脱土层间距有规律地增加,分别为1.49nm,1.99nm,2.83nm。本文据此建立了由不同投料量产生的蒙脱土层间分子结构模型。同时TEM的结果表明,在与PS基体共混之后,改性后的蒙脱土的分散性优于未改性的蒙脱土,形成了插层结构。但有机改性剂与蒙脱土之间的静电作用及有机改性剂之间的偶极作用,限制了蒙脱土的有效剥离。DSC分析结果表明,PAMAM季铵盐插层进入蒙脱土层间后,其分子滑动性降低。TGA分析结果显示,各代球形PAMAM季铵盐改性的蒙脱土,均约在170℃附近开始失重。通过比较Hoffman消除理论失重率及实际失重率,得出以下结论:Hoffman消除反应先于球形树状大分子骨架的分解反应;而半球形PAMAM季铵盐的Hoffman消除反应发生于200℃。本文还用发散法在SiO2表面成功接枝上了聚酰胺胺树枝状大分子(PAMAM),并用苯甲醛对端基为氨基的整代PAMAM进行封端,制备了一种以SiO2为亲水硬核,希夫碱为末端基的PAMAM疏水软壳的核-壳结构材料。用傅立叶变换红外光谱(FTIR)和紫外可见吸收光谱(UV-vis)对其结构进行了表征,并考察了纯SiO2(P)、不同代数末端为希夫碱的PAMAM/SiO2(S0-S3)和3代PAMAM/SiO2(G3)的亲水亲油性及G3和S3对Cu2+的吸附性能和抗菌性能。研究发现,沉降开始不久G3、S2、S3表现出较好的亲水亲油性,随着时间的延长,G3表现出亲水性,而S2、S3表现出较好的疏水性。从G3和S3对Cu2+的吸附性能测试表明G3、S3符合二级动力学吸附方程,对Cu2+主要以化学吸附为主,吸附性能好,稳定性高。G3-Cu2+的末端氨基及S3-Cu2+希夫碱末端和Cu2+具有协同抗菌作用,表现出了优异的抗菌、抑菌效果。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-25
  1.1 引言  10
  1.2 高度支化的大分子  10-16
    1.2.1 树枝状大分子  10-12
    1.2.2 超支化大分子  12-14
    1.2.3 聚酰胺胺树枝状大分子的应用  14-16
  1.3 蒙脱土  16-18
    1.3.1 蒙脱土的组成及结构  16
    1.3.2 蒙脱土的表面修饰  16-18
  1.4 聚合物/蒙脱土纳米复合材料  18-20
    1.4.1 概况  18
    1.4.2 聚合物/蒙脱土纳米复合材料的制备  18-19
    1.4.3 有机改性蒙脱土的热稳定性  19
    1.4.4 聚合物/蒙脱土纳米复合材料  19
    1.4.5 聚合物/树状大分子改性蒙脱土纳米复合材料的研究现状  19-20
  1.5 二氧化硅  20-22
    1.5.1 纳米Si0_2 的制备方法  20
    1.5.2 纳米Si0_2 的改性  20-22
  1.6 二氧化硅功能材料  22-23
    1.6.1 Si0_2 吸附材料  22
    1.6.2 Si0_2 抗菌材料  22-23
  1.7 课题的提出及创新点  23-25
    1.7.1 课题的提出  23
    1.7.2 研究内容  23-24
    1.7.3 本文的创新点  24-25
第二章PAMAM/MMT 的制备及对PS 的改性研究  25-55
  2.1 实验部分  25-33
    2.1.1 原材料  25
    2.1.2 仪器设备  25-26
    2.1.3 球形及半球形树枝状PAMAM 的合成  26-28
    2.1.4 球形PAMAM 季铵盐的合成  28-29
    2.1.5 半球形PAMAM 季铵盐的合成  29-30
    2.1.6 有机蒙脱土的制备  30-31
    2.1.7 PS/球形PAMAM 季铵盐改性蒙脱土复合材料的制备  31-32
    2.1.8 试样的测试与表征  32-33
  2.2 结果与讨论  33-53
    2.2.1 PAMAM 树状大分子季铵盐/MMT 复合材料的结构  33-49
    2.2.2 PS/PAMAM 季铵盐/MMT 复合材料的表征结果分析  49-53
  2.3 本章小结  53-55
第三章 PAMAM/ Si0_2的合成及应用  55-70
  3.1 实验部分  55-59
    3.1.1 原材料  55
    3.1.2 仪器设备  55-56
    3.1.3 以Si0_2 为核的PAMAM 合成  56
    3.1.4 G0、G1、G2 和G3 末端氨基数测定  56-57
    3.1.5 苯甲醛对G0、G1、G2 和G3 末端改性  57
    3.1.6 亲水疏水性定性表征  57
    3.1.7 Cu~(2+)标准曲线的绘制  57
    3.1.8 Si0_2 及G3 对Cu~(2+)吸附率的测定  57-58
    3.1.9 吸附动力学  58
    3.1.10 pH 对Cu~(2+)脱附率的影响  58
    3.1.11 吸附/脱附次数对重复利用率的影响  58
    3.1.12 抗菌性能的定性表征  58-59
  3.2 结果与讨论  59-68
    3.2.1 PAMAM 接枝Si0_2 末端氨基数及接枝Si0_2 结构  59-60
    3.2.2 红外表征  60-61
    3.2.3 紫外-可见吸收光谱  61-62
    3.2.4 亲水亲油性表征  62-63
    3.2.5 Cu~(2+)的标准曲线  63-64
    3.2.6 Si0_2、G3 随时间变化的吸附曲线  64-65
    3.2.7 Si0_2、G3 随时间变化Cu2+的负载率  65
    3.2.8 吸附动力学方程  65-66
    3.2.9 pH 值对脱附率的影响  66-67
    3.2.10 吸附/脱附次数对重复利用率的影响  67
    3.2.11 抗菌性能表征  67-68
  3.3 本章小结  68-70
第四章结论与展望  70-72
  4.1 结论  70-71
  4.2 展望  71-72
参考文献  72-78
攻读硕士学位期间发表的论文  78-79
致谢  79

树枝状大分子聚酰胺胺改性无机纳米材料及性能研究

内容摘要

全文目录

相似论文