甲殼素晶須納米 陳瀟學習翻譯

技術 陳瀟 化學 太陽張12035 2019-04-17

可生物降解共聚醚酯聚氨酯及其甲殼素晶須納米複合材料的合成與表徵

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摘要:以聚(3-羥基丁酸酯)二醇預聚物為硬鏈段,以不同聚乙二醇-己內酯(聚己內酯-聚乙二醇-聚己內酯)二醇為軟鏈段,以六亞甲基二異氰酸酯為偶聯劑,一步聚合合成了一系列共聚酯(醚-酯-氨基甲酸酯)。所得共聚物中PHB的含量為0和40 %,ChW的含量為0至5 %。通過紅外光譜、核磁共振氫譜和碳核磁共振氫譜對所得共聚物的化學結構進行了表徵。用差示掃描量熱法和熱重分析法研究了化學結構和ChW含量對熱性能的影響。差示掃描量熱法數據顯示,PHB和聚己內酯-聚乙二醇-聚己內酯的DHm均隨ChW含量的增加而略有增加。PHB的冷結晶和熔融結晶隨著ChW含量的增加而增強。熱重數據顯示,在ChW含量較高時,共聚物的熱穩定性略有提高。還研究了共聚物的溶脹行為。

生物可降解共聚物;納米複合材料;合成DSC熱重分析

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技術亮點:本研究的目的是合成和表徵一組可生物降解的兩親性聚(醚-酯-氨基甲酸酯)及其基於聚羥基丁酸酯、聚己內酯-聚乙二醇-聚己內酯三嵌段共聚物和1,6-六亞甲基二異氰酸酯的ChW納米複合材料。通過原位聚合合成了不同ChW含量的共聚物納米複合材料,並對其熱性能、形貌和吸水率進行了評價。預計生物納米複合材料的性能可以得到改善;就機械性能和生物相容性而言,超過了它們的純聚合物相對部分。

結論與分析:

可生物降解共聚(醚-酯-氨基甲酸酯)及其甲殼素… 167的合成與表徵

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共聚物甲和乙的典型氫核磁共振譜如圖a所示,其中指定了羥基丁酸、聚己內酯-聚乙二醇-聚己內酯鏈段和氨基甲酸乙酯鍵的質子信號。在因甲基而導致的d = 1.27 ppm,-因亞甲基而導致的O(CH)CH3CH2CO-,d = 2.35-2.71 ppm,-因甲鹼-O(CH)CH3CH2CO-,質子而導致的d = 5.21-5.30 ppm時,觀察到由PHB、重複單元(樣品B)引起的信號。d = 4.06 ppm時分配的信號是由於己內酯單元(-OCOCCH 2-CH2CH 2 CH2CH 2 H2O-)酯旁邊的亞甲基,d = 3.60時分配的信號是由於聚乙二醇重複單元(-CH2CH2- O-)的亞甲基。圖b顯示了共聚物甲和乙的碳核磁共振譜及其分配峰,甲的譜顯示了碳在聚己內酯上的特徵信號

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圖中共聚物甲、乙及其ChW納米複合材料的差示掃描量熱分析(試驗一)

結晶,甚至在快速冷卻過程中幾乎完全結晶。這一行為表明聚己內酯-聚乙二醇-聚己內酯軟鏈段的柔韌性和ChW的摻入可促進聚己內酯硬鏈段的結晶。比較從自由晶體熔體記錄的差示掃描量熱曲線(圖6,運行三),很明顯,對於純樣品A和含有4.7質量% ChW (A5%)的複合材料,僅基於PCL570聚乙二醇400-PCL570嵌段(A)的純共聚物及其與ChW的複合材料分別在約5℃和10℃顯示出熔體結晶峰。對於含有2 % ChW (A2%)的複合材料,該峰出現在約4℃下。這

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圖中共聚物甲、乙、丁及其ChW納米複合材料的DSC掃描

表明低含量ChW的加入提高了聚己內酯-聚乙二醇-聚己內酯組分從熔融狀態的結晶速率,而含有相對高含量ChW的共聚物延緩了結晶速率。對於基於聚羥基丁酸酯和聚己內酯-聚乙二醇-聚己內酯(乙和丁)的共聚物,在相對較高的溫度(約98℃)下觀察到一個熔融結晶溫度。這歸因於PHB硬鏈段的熔融結晶。在這種冷卻條件下,聚己內酯-聚乙二醇-聚己內酯片段的熔融結晶難以檢測。這可歸因於聚己內酯-聚乙二醇-聚己內酯軟鏈段的結晶受到聚羥基丁酸酯的限制。

結論:

以羥基二醇預聚物為硬鏈段,以不同聚乙二醇嵌段長度的聚己內酯-聚己內酯-二醇為軟鏈段,以羥基二異氰酸酯為偶聯劑,一步溶液聚合,成功合成了嵌段可生物降解共聚酯(醚-酯-氨基甲酸酯)。所得共聚物經紅外光譜、核磁共振氫譜和碳譜確證。差示掃描量熱分析表明,所製備的共聚物是半晶體熱塑性塑料,其結晶域來源於聚羥基丁酸酯和聚己內酯-聚乙二醇-聚己內酯鏈段。共聚物中PHB鏈段的Tm降低到130℃,比純PHB低約50℃;因此,共聚物被認為比純聚羥基丁酸酯更易於加工。ChW作為成核劑,提高了玻璃態聚己內酯-聚乙二醇-聚己內酯軟段的結晶速率。低含量ChW的加入提高了聚己內酯-聚乙二醇-聚己內酯組分從熔融狀態的結晶速率,而含相對高含量ChW的共聚物延緩了結晶速率。PHB的冷結晶和熔融結晶隨著ChW含量的增加而增強。熱重分析表明,在ChW含量較高時,共聚物的熱穩定性略有提高。

總之,與高分子量聚羥基丁酸酯相比,所研究的共聚物似乎將生物降解性標準與改善的熱穩定性和寬加工窗口相結合。此外,這樣

共聚物表現出快速的非等溫熔融結晶,是優異的可生物降解聚合物。

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