Hloroformdaky poli-L-süýt kislotasynyň we etil sellýulozanyň garyndy ergini we trifloroasetik kislotadaky PLLA we metil sellýulozanyň garyndy ergini taýýarlandy we guýma arkaly PLLA / sellýuloza efir garyndysy taýýarlandy; Alnan garyndylar ýaprak öwrülişi infragyzyl spektroskopiýa (FT-IR), diferensial skaner kalorimetriýasy (DSC) we rentgen difraksiýasy (XRD) bilen häsiýetlendirildi. PLLA bilen sellýuloza efiriniň arasynda wodorod baglanyşygy bar we iki komponent bölekleýin gabat gelýär. Garyndyda sellýuloza efiriniň köpelmegi bilen garyndynyň ereýän nokady, kristallylygy we kristal bitewiligi azalýar. MC mazmuny 30% -den ýokary bolsa, amorf garyndylary diýen ýaly alyp bolýar. Şonuň üçin sellýuloza efiri dürli häsiýetli zaýalanýan polimer materiallaryny taýýarlamak üçin poli-L-süýt kislotasyny üýtgetmek üçin ulanylyp bilner.
Açar sözler: poli-L-süýt kislotasy, etil sellýuloza,metil sellýuloza, garyşyk, sellýuloza efir
Tebigy polimerleriň we zaýalanýan sintetiki polimer materiallarynyň işlenip düzülmegi we ulanylmagy, adamlar tarapyndan ýüze çykýan daşky gurşaw krizisini we çeşme krizisini çözmäge kömek eder. Soňky ýyllarda gaýtadan dikeldilýän çeşmeleri polimer çig mal hökmünde ulanyp, biodegrirlenip bilinýän polimer materiallarynyň sintezi baradaky gözleg giňden ünsi çekdi. Polilaktiki kislota möhüm zaýalanýan alifatik poliesterlerden biridir. Süýt kislotasy ekinleriň fermentasiýasy arkaly öndürilip bilner (mekgejöwen, kartoşka, sukroz we ş.m.), şeýle hem mikroorganizmler tarapyndan dargap biler. Täzelenip bilýän çeşme. Polilaktiki kislota süýt kislotasyndan göni polikondensasiýa ýa-da halka açýan polimerizasiýa arkaly taýýarlanýar. Zaýalanmagynyň soňky önümi daşky gurşawy hapalamaýan süýt kislotasydyr. PIA ajaýyp mehaniki aýratynlyklara, gaýtadan işlemäge ukyplylyga, biodegrasiýa we biokompatisiýa eýe. Şol sebäpden, PLA diňe bir biomedikal in engineeringenerçilik pudagynda däl, eýsem örtük, plastmassa we dokma pudagynda-da ägirt uly bazarlara eýe.
Poli-L-süýt kislotasynyň ýokary bahasy we gidrofobiýa we çişlik ýaly öndürijilik kemçilikleri onuň ulanylyş çägini çäklendirýär. Çykdajylaryny azaltmak we PLLA-nyň öndürijiligini gowulandyrmak üçin taýýarlyk, laýyklyk, morfologiýa, biodegrasiýa, mehaniki häsiýetler, gidrofil / gidrofob deňagramlylygy we polilaktiki kislotanyň kopolimerleriniň we garyndylarynyň ulanylyş meýdanlary çuňňur öwrenildi. Şolaryň arasynda PLLA poli DL-süýt kislotasy, polietilen oksidi, poliwinil asetat, polietilen glikol we ş.m. bilen utgaşykly garyşyk emele getirýär, sellýuloza β-glýukozanyň kondensasiýasy netijesinde emele gelen tebigy polimer birleşmesidir we iň köp dikeldilýän çeşmelerden biridir. tebigatda. Sellýuloza emele gelenler, adamlar tarapyndan işlenip düzülen iň irki tebigy polimer materiallarydyr, olaryň iň möhümi sellýuloza efirleri we sellýuloza efirleri. M． Nagata we başgalar. PLLA / sellýuloza garyşyk ulgamyny öwrendi we iki komponentiň gabat gelmeýändigini anyklady, ýöne PLLA-nyň kristallaşmagy we zaýalanmagy häsiýetleri sellýuloza komponentine uly täsir etdi. N． Ogata we başgalar PLLA we sellýuloza asetat garyndy ulgamynyň işleýşini we gurluşyny öwrendiler. Japaneseapon patenti PLLA we nitroselluloza garyndylarynyň biodegrasiýa derejesini hem öwrendi. ． Teramoto we başgalar, PLLA-nyň we sellýuloza diasetat graft kopolimerleriniň taýýarlanyşyny, ýylylyk we mehaniki aýratynlyklaryny öwrendiler. Şu wagta çenli polilaktiki kislotanyň we sellýuloza efiriniň garyşyk ulgamy barada gözlegler gaty az.
Soňky ýyllarda toparymyz polilaktiki kislotanyň we beýleki polimerleriň göni kopolimerizasiýa we garyşyk modifikasiýasyny öwrenmek bilen meşgullandy. Polilaktiki kislotanyň ajaýyp aýratynlyklaryny sellýulozanyň we onuň emele gelen önümleriniň arzan bahasy bilen birleşdirip, doly biodegrirlenip bilinýän polimer materiallaryny taýýarlamak üçin, sellýulozany (efir) üýtgetmek üçin üýtgedilen komponent hökmünde saýlaýarys. Etil sellýuloza we metil sellýuloza iki möhüm sellýuloza efiridir. Etil sellýuloza, suwda ermeýän ion däl sellýuloza alkil efir bolup, lukmançylyk materiallary, plastmassa, ýelimleýji we dokma bezeg serişdeleri hökmünde ulanylyp bilner. Metil sellýuloza suwda ereýär, ajaýyp çyglylygy, bitewiligi, suw saklamagy we film emele getiriji aýratynlyklaryna eýedir we gurluşyk materiallary, örtükler, kosmetika, derman önümleri we kagyz öndürmek ýaly ugurlarda giňden ulanylýar. Bu ýerde PLLA / EC we PLLA / MC garyndylary ergin guýma usuly bilen taýýarlandy we PLLA / sellýuloza efir garyndylarynyň sazlaşyklylygy, ýylylyk aýratynlyklary we kristallaşma aýratynlyklary ara alnyp maslahatlaşyldy.
1. Synag bölümi
1.1 Çig mal
Etil sellýuloza (AR, Tianjin Huazhen ýörite himiki reagent zawody); metil sellýuloza (MC450), natriý dihidrogen fosfat, disodium wodorod fosfat, etil asetat, ajaýyp izooktanoat, hloroform (ýokardakylaryň hemmesi Şanhaý Himiki Reagent Co., Ltd.-iň önümleri we arassalygy AR derejesi); L-süýt kislotasy (derman derejesi, PURAC kompaniýasy).
1.2 Garyşyklary taýýarlamak
1.2.1 Polilaktiki kislotany taýýarlamak
Poli-L-süýt kislotasy göni polikondensasiýa usuly bilen taýýarlandy. L-süýt kislotasynyň suw erginini 90% massa bölegi bilen ölçäň we üç boýnly flakana goşuň, adaty basyşda 150 ° C-de suwsuzlandyryň, soňra 13300Pa wakuum basyşy astynda 2 sagat reaksiýa beriň we ahyrynda Suwsyzlandyrylan preolimer zatlaryny almak üçin 3900Pa vakuum astynda 4 sagat reaksiýa beriň. Süýt kislotasynyň suw ergininiň umumy mukdary, suwuň çykarylyşyna minus, prepolimeriň umumy mukdarydyr. Alnan prepolimerde katalizator ulgamyna ajaýyp klorid goşuň (köpçülikleýin fraksiýa 0,4%) we p-toluenesulfan kislotasy (stanly hloridiň we p-toluenesulfon kislotasynyň gatnaşygy 1/1 molar gatnaşygy) katalizator ulgamyny goşuň we kondensasiýa turbada molekulýar elekler oturdyldy az mukdarda suw siňdirmek üçin mehaniki garyşyk saklandy. Polimer almak üçin tutuş ulgam 1300 Pa wakuumda we 150 ° C temperaturada 16 sagat reaksiýa berildi. Alnan polimi 5% ergin taýýarlamak, suwuk efir bilen süzmek we 24 sagat çökdürmek, çökgünligi süzmek we Pure gury almak üçin 60 ° C-de -0.1MPa vakuum peçine 10-20 sagat goýmak üçin hloroformda eritiň. PLLA polimer. Alnan PLLA-nyň otnositel molekulýar agramy ýokary öndürijilikli suwuk hromatografiýa (GPC) tarapyndan 45000-58000 Dalton diýlip kesgitlenildi. Nusgalar fosfor pentoksidini öz içine alýan desikatorda saklandy.
1.2.2 Polilaktiki kislota-etil sellýuloza garyndysyny (PLLA-EC) taýýarlamak
Poli-L-süýt kislotasyny we etil sellýulozany degişlilikde 1% hloroform erginini düzmek üçin ölçäň we soňra PLLA-EC garyşyk erginini taýýarlaň. PLLA-EC garyşyk ergininiň gatnaşygy: 100/0, 80/20, 60/40, 40/60, 20/80, 0 / l00, birinji san PLLA-nyň köpçülik bölegini, soňky san bolsa EC fraksiýasynyň massasy. Taýýarlanan çözgütler magnit garyjy bilen 1-2 sagat garyndy we soňra hloroformyň film emele gelmegi üçin tebigy bugarmagy üçin aýna tabaga guýuldy. Film döredilenden soň, filmdäki hloroformy doly aýyrmak üçin 10 sagat pes temperaturada guratmak üçin wakuum peçine ýerleşdirildi. . Garyşyk ergini reňksiz we aç-açan, garyşyk film hem reňksiz we aýdyňdyr. Garyndy guradyldy we soňra ulanmak üçin desikatorda saklandy.
1.2.3 Polilaktiki kislota-metilseluloza garyndysyny (PLLA-MC) taýýarlamak
1% trifloroasetik kislotanyň erginini öndürmek üçin zerur mukdarda poli-L-süýt kislotasyny we metil sellýulozany ölçäň. “PLLA-MC” garyşyk filmi, “PLLA-EC” garyşyk filmi ýaly usul bilen taýýarlandy. Garyndy guradyldy we soňra ulanmak üçin desikatorda saklandy.
1.3 öndürijilik synagy
MANMNA IR-550 infragyzyl spektrometr (Nicolet.Corp) polimeriň infragyzyl spektrini (KBr planşet) ölçedi. DSC2901 diferensial skaner kalorimetri (TA kompaniýasy) nusganyň DSC egrisini ölçemek üçin ulanyldy, ýyladyş tizligi 5 ° C / min, aýnanyň geçiş temperaturasy, ereýän nokady we polimeriň kristallygy ölçenildi. Rigaku ulanyň. D-MAX / Rb diffraktometri, nusganyň kristallaşma aýratynlyklaryny öwrenmek üçin polimeriň rentgen difraksiýa nagşyny barlamak üçin ulanyldy.
2. Netijeler we çekişme
2.1 Infragyzyl spektroskopiýa gözlegleri
“Furyer” infragyzyl spektroskopiýa (FT-IR) garyndynyň düzüm bölekleriniň özara täsirini molekulalar derejesi nukdaýnazaryndan öwrenip biler. Iki gomopolimer gabat gelýän bolsa, ýygylygyň üýtgemegi, intensiwligiň üýtgemegi, hatda komponentlere mahsus pikleriň peýda bolmagy ýa-da ýitmegi hem syn edilip bilner. Iki gomopolimer biri-birine gabat gelmeýän bolsa, garyndynyň spektri diňe iki gomopolimeriň superpozisiýasydyr. PLLA spektrinde 1755cm-1-de uzalýan titremäniň iň ýokary derejesi, metin toparynyň C - H uzalmagy sebäpli dörän 2880 sm-1 gowşak pik, 3500 sm-1 giň zolak bar. terminaly gidroksil toparlary sebäpli ýüze çykýar. EC spektrinde, 3483 sm-1-de häsiýetli pik, OH uzalýan titremäniň iň ýokary derejesi bolup, molekulýar zynjyrda galan O - H toparlarynyň bardygyny görkezýär, 2876-2978 sm-1 bolsa C2H5 uzalýan titremäniň iň ýokary derejesi we 1637 cm-1 HOH Bükülýän titremäniň iň ýokary derejesidir (suwy siňdirýän nusga sebäpli). PLLA EC bilen garylanda, PLLA-EC garyndysynyň gidroksil sebitiniň IR spektrinde, O - H iň ýokary derejesi EC mazmunynyň köpelmegi bilen pes tolkunlara geçýär we PLLA / Ec 40/60 tolkun bolanda iň pes derejä ýetýär, soňra PUA bilen EC-0-H arasyndaky täsiriň çylşyrymlydygyny görkezýän has ýokary tolkunlara geçirildi. 1758cm-1 C = O yrgyldy sebitinde, PLLA-EC-iň C = 0 pikiri EC köpelmegi bilen pes tolkun sanyna birneme süýşdi, bu bolsa EC = C bilen OH arasyndaky täsiriň gowşakdygyny görkezýär.
Metilselulozanyň spektrogrammasynda, 3480 sm-1-de häsiýetli pik O - H uzalýan yrgyldy pikidir, ýagny MC molekulýar zynjyrynda galyndy O - H toparlary bar, HOH egilme titremäniň iň ýokary derejesi 1637 sm-1, we MC gatnaşygy EC has gigroskopikdir. PLLA-EC garyndy ulgamyna meňzeş, PLLA-EC garyndysynyň gidroksil sebitiniň infragyzyl spektrinde, O - H iň ýokary derejesi MC mazmunynyň köpelmegi bilen üýtgeýär we PLLA / MC bolanda iň az tolkun sany bolýar. 70/30. C = O yrgyldy sebitinde (1758 sm-1), C = O pikiri MC goşulmagy bilen aşaky tolkunlara birneme süýşýär. Öň hem belläp geçişimiz ýaly, PLLA-da beýleki polimerler bilen aýratyn täsirleşip bilýän köp topar bar we infragyzyl spektriň netijeleri köp mümkin bolan ýörite täsirleriň bilelikdäki täsiri bolup biler. PLLA bilen sellýuloza efiriniň garyşyk ulgamynda PLLA-nyň ester topary, terminaly gidroksil topary we sellýuloza efiriniň (EC ýa-da MG) efir topary bilen galan gidroksil toparlarynyň arasynda dürli wodorod baglanyşyk görnüşleri bolup biler. PLLA we EC ýa-da MC-ler bölekleýin gabat gelip biler. Birnäçe wodorod baglanyşyklarynyň barlygy we berkligi sebäpli bolup biler, şonuň üçin O - H sebitindäki üýtgeşmeler has möhümdir. Şeýle-de bolsa, sellýuloza toparynyň steriki päsgelçiligi sebäpli, PLLA-nyň C = O topary bilen sellýuloza efiriniň O - H toparynyň arasyndaky wodorod baglanyşygy gowşak.
2.2 DSC gözleg
PLLA, EC we PLLA-EC DSC egrileri garyşýar. PLLA-nyň aýna geçiş temperaturasy Tg 56,2 ° C, kristalyň ereýän temperaturasy Tm 174,3 ° C, kristallylygy 55,7%. EC Tg 43 ° C we ereýän temperaturasy bolmadyk amorf polimerdir. PLLA we EC-iň iki komponentiniň Tg gaty ýakyn we iki geçiş sebiti biri-birine gabat gelýär we tapawutlandyryp bolmaýar, şonuň üçin ony ulgamyň utgaşdyrylyşynyň ölçegi hökmünde ulanmak kyn. EC-iň köpelmegi bilen, PLLA-EC garyndylary Tm birneme azaldy we kristallylygy peseldi (PLLA / EC 20/80 bilen nusganyň kristallygy 21,3% boldy). MC mazmunynyň köpelmegi bilen garyndylaryň Tm azaldy. PLLA / MC 70/30-dan pes bolanda, garyndynyň Tm-ni ölçemek kyn, ýagny amorf garyndyny diýen ýaly alyp bolýar. Kristal polimerleriň amorf polimerler bilen garyndylarynyň ereýän nokadynyň peselmegi adatça iki sebäbe görä bolýar, biri amorf komponentiň eritme täsiri; beýlekisi kristallaşma kämilliginiň peselmegi ýa-da kristal polimeriň kristal ululygy ýaly gurluş täsirleri bolup biler. DSC-iň netijeleri PLLA bilen sellýuloza efiriniň garyşyk ulgamynda iki komponentiň bölekleýin gabat gelýändigini we garyndydaky PLLA-nyň kristallaşma prosesiniň päsgel berendigini, netijede Tm-iň peselmegine, kristallylygyna we PLLA-nyň kristal ululygyna sebäp boldy. Bu, PLLA-MC ulgamynyň iki komponentli laýyklygynyň PLLA-EC ulgamyndan has gowy bolup biljekdigini görkezýär.
2.3 rentgen şöhlelenmesi
PLLA-nyň XRD egrisi 020 kristal tekizlige gabat gelýän 16θ ° 2-den iň güýçli pikire eýe, 14,90 °, 19.21 ° we 22.45 ° 2θ derejeler degişlilikde 101, 023 we 121 kristallara laýyk gelýär. Faceerüsti, ýagny PLLA α-kristal gurluşdyr. Şeýle-de bolsa, amorf gurluşydygyny görkezýän EC-iň difraksiýa egrisinde kristal gurluşyň iň ýokary derejesi ýok. PLLA EC bilen garylanda, iň ýokary derejesi 16.64 ° kem-kemden giňeldi, intensiwligi gowşady we birneme aşaky burça geçdi. ContentB mazmuny 60% bolanda, kristallaşma derejesi dargady. Dar rentgen şöhlelendiriş derejeleri ýokary kristallylygy we uly däne ululygyny görkezýär. Difraksiýa derejesi näçe giň bolsa, dänäniň ululygy şonça-da azdyr. Difraksiýa pikiniň pes burça geçmegi däne aralygynyň ýokarlanýandygyny, ýagny kristalyň bitewiliginiň peselýändigini görkezýär. PLLA bilen Ec arasynda wodorod baglanyşygy bar, we PLLA-nyň däne ululygy we kristallylygy peselýär, bu EC amorf gurluşy emele getirmek üçin PLLA bilen bölekleýin gabat gelýändigi sebäpli, garyndynyň kristal gurluşynyň bitewiligini peseldip biler. PLLA-MC-iň rentgen difraksiýa netijeleri hem şuňa meňzeş netijeleri görkezýär. Rentgen difraksiýa egrisi PLLA / sellýuloza efiriniň garyndynyň gurluşyna täsirini görkezýär we netijeler FT-IR we DSC netijelerine doly laýyk gelýär.
3. Netije
Bu ýerde poli-L-süýt kislotasynyň we sellýuloza efiriniň (etil sellýuloza we metil sellýuloza) garyndy ulgamy öwrenildi. Garyşyk ulgamdaky iki komponentiň utgaşyklygy FT-IR, XRD we DSC arkaly öwrenildi. Netijeler, PLLA bilen sellýuloza efiriniň arasynda wodorod baglanyşygynyň bardygyny we ulgamdaky iki komponentiň bölekleýin gabat gelýändigini görkezdi. PLLA / sellýuloza efir gatnaşygynyň peselmegi, garyndydaky PLLA-nyň ereýän nokadynyň, kristallylygynyň we kristal bitewiliginiň peselmegine getirýär, netijede dürli kristallaryň garyndylary taýýarlanýar. Şol sebäpli, sellýuloza efiri polilaktiki kislotanyň ajaýyp öndürijiligini we sellýuloza efiriniň arzan bahasyny birleşdirjek poli-L-süýt kislotasyny üýtgetmek üçin ulanylyp bilner, bu bolsa doly biodegrirlenip bilinýän polimer materiallaryny taýýarlamaga amatlydyr.
Iş wagty: -20anwar-13-2023