丁氧基化阳离子纤维素的制备及温敏性能研究

作     者：邱日圆 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：具本植

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：热析出 热增稠 阳离子纤维素 水凝胶 絮凝 

摘      要：温度敏感型聚合物是指能对外界温度的变化做出响应的一类高分子材料。由于温度易控制、易调节等优点,使其在水处理、药物传递、基因工程、三次采油等领域得到了广泛的应用。本论文以羟乙基纤维素（HEC）、正丁基缩水甘油醚（BGE）和2,3-环氧丙基三甲基氯化铵（GTA）为原料,通过改变纤维素衍生物亲水基和疏水基的比例、进而调控亲水-亲油平衡的方法,制备了热析出型丁氧基化阳离子纤维素（TPBCC）和热增稠型丁氧基化阳离子纤维素（TTBCC）两种性能不同的聚合物。考察了溶剂用量、氢氧化钠用量、反应时间和反应温度对丁氧基化阳离子纤维素上GTA取代度的影响。并在最佳反应条件下合成了3种热析出型聚合物和4种热增稠型聚合物,采用H-NMR、FTIR、XRD和热重等对它们的结构进行了表征。考察了不同的亲水-亲油平衡值、聚合物浓度、NaCl浓度等对TPBCC系列和TTBCC系列的温敏性能的影响。结果表明:TPBCC-1到TPBCC-3,GTA取代度由0.03增加到0.09,其温度响应越来越慢;不同GTA取代度的TPBCC在温度较低时都具有较高的透光率,随着温度升高到一定的范围内,透光率会骤减;热析出性能与TPBCC的质量浓度和NaCl浓度有关,聚合物的质量浓度和NaCl浓度越大,热析出行为越敏感;热析出性能与测试时的升温速率无关。TTBCC水溶液的黏度随温度的升高出现先增大后减小的趋势,且GTA的取代度越大,热增稠现象越明显;TTBCC的质量浓度越大,热增稠性能越好;当在体系中加入NaCl,会使热增稠性能明显下降。TPBCC和TTBCC的可逆性都较好。以热析出型聚合物TPBCC为絮凝剂,考察了GTA取代度、絮凝剂用量、絮凝时间、pH和温度对絮凝的影响。结果表明:GTA取代度越大,絮凝效果越好;TPBCC-1到TPBCC-3,其最佳投药量均为0.02 mg/L;pH对絮凝效果没有影响;在絮凝过程中,前5 min的絮凝速度较快;在温度高于30℃,高岭土悬浊液的浊度随温度的变化不再明显。TPBCC作为絮凝剂比非温敏絮凝剂具有更小的絮体体积。以TPBCC和TTBCC为原料,在乙二醇二缩水甘油醚（EGDE）的交联下,合成了TPBCC凝胶和TTBCC凝胶。以TPBCC-1和TTBCC-4为代表,对TPBCC凝胶和TTBCC凝胶的最佳合成条件进行了考察,并对在最佳条件下合成的TPBCC凝胶和TTBCC凝胶进行了退溶胀和再溶胀性能测试。结果发现,TPBCC凝胶具有较好的温度敏感性,而TTBCC凝胶不具有温度敏感性。