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可降解聚乳酸复合材料研究进展

中国塑料 2022年第6期36卷 155-164页

作者：邵琳颖郗悦玮翁云宣北京工商大学化学与材料工程学院北京100048 北京工商大学塑料卫生与安全质量评价技术北京市重点实验室北京100048

对聚乳酸(PLA)复合材料的生物降解性能进行综述,总结PLA与有机物(如木质素、纤维素等)、无机物(如碳酸钙、纳米银颗粒等)复合后力学性能、热性能、生物相容性、抗菌性的变化及在不同环境条件下生物降解速率的变化,梳理了PLA复合材料结... 详细信息

对聚乳酸(PLA)复合材料的生物降解性能进行综述,总结PLA与有机物(如木质素、纤维素等)、无机物(如碳酸钙、纳米银颗粒等)复合后力学性能、热性能、生物相容性、抗菌性的变化及在不同环境条件下生物降解速率的变化,梳理了PLA复合材料结构、组成与降解性能的相互关系,对降解性能可控的PLA复合材料应用前景进行了展望。

关键词：聚乳酸生物可降解聚酯环境友好高分子

两亲性聚酯型嵌段聚合物刷的三维受限组装制备环境友好的光子微球

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两亲性聚酯型嵌段聚合物刷的三维受限组装制备环境友好的光子微球

作者：郭麒麟天津大学

学位级别：硕士

相比于传统的有机和无机颜料,光子晶体颜料具有安全环保,且不易褪色的优点,同时具有绚丽的色彩和金属光泽,在研究和应用方面具有广阔的发展前景。目前通过胶体粒子以及嵌段聚合物自组装均能制备颜色可调的光子晶体微球或薄膜。然而,所... 详细信息

相比于传统的有机和无机颜料,光子晶体颜料具有安全环保,且不易褪色的优点,同时具有绚丽的色彩和金属光泽,在研究和应用方面具有广阔的发展前景。目前通过胶体粒子以及嵌段聚合物自组装均能制备颜色可调的光子晶体微球或薄膜。然而,所得光子晶体一般用不可降解材料制备,不适用于作为一次性用品的颜料添加剂,因此,开发环保和可降解的光子晶体颜料具有重要意义。另一方面,利用传统的嵌段共聚物自组装方法制备的光学结构单一,难以用于构筑具有复杂仿生结构的光学材料。为了较好解决上述问题,我们开展了如下研究:(1)成功设计合成了具有不同侧链长度和主链聚合度的聚乳酸-嵌段-聚环氧乙烷(PLA-b-PEO)和聚己内酯-嵌段-聚环氧乙烷(PCL-b-PEO)两亲性嵌段共聚物刷,通过调节聚合物刷的分子结构参数实现了调控O/W界面张力(γ)在3.10～17.9m N/m区间内,揭示了能诱发有序自发乳化(OSE)的先决条件是10.6环境友好的材料,有望替代化妆品中微塑料和色素,从而减少微塑料污染。(3)开发了嵌段共聚物刷的限域共组装策略,将传统的微相分离与有序自发乳化机制相结合,利用层状结构与均匀纳米水滴间的协同共组装,简单高效地制备了具有复杂桥连层状结构的Janus光子微球材料。该成果首次报导通过共组装方法成功制备复杂仿生光学结构,并且反射波长在可见/近红外光区高度可控。

关键词：环境友好高分子嵌段共聚物自组装光晶微球层孔交替结构

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环境友好型调温复合材料的制备及性能研究

环境友好型调温复合材料的制备及性能研究

作者：熊红冉西北师范大学

学位级别：硕士

随着人口增长和经济飞速发展,地处内陆的西部地区常年由于水分的蒸发量大于降雨量,使得耕地面积在逐年减少,荒漠化越来越严重,同时,受气候影响,植物生长缺少适当的土壤温度,致使植被种类也在递减。所以,研究节水和土壤调温材料迫在眉睫... 详细信息

随着人口增长和经济飞速发展,地处内陆的西部地区常年由于水分的蒸发量大于降雨量,使得耕地面积在逐年减少,荒漠化越来越严重,同时,受气候影响,植物生长缺少适当的土壤温度,致使植被种类也在递减。所以,研究节水和土壤调温材料迫在眉睫。在干旱地区使用高吸水调温材料,一方面可以避免土壤中的原有水分流失,从而避免一些地质灾害,另一方面,相变材料的使用能有效调节土壤温度,优化了植物生长的水土条件。正是由于黏土本身的获取途径便捷、研究成本较低,因此本文在黏土这一载体上添加天然高分子材料和环境友好的相变材料,制备高吸水调温材料复合材料,并考察其防蒸发性能和调温效果,主要研究内容如下:(1)以钠基膨润土、羟乙基淀粉(HES)、海藻酸钙(Ca33)为原料,通过原位聚合制备了复合耐盐吸水材料(HCPB);利用红外光谱仪(FTIR)、扫描电镜(SEM)和热重分析(TGA)对材料的结构和形貌进行了表征;考察了高分子组分和结构对所制备材料保水性能的影响。结果表明,添加海藻酸钙后,复合耐盐吸水材料在蒸馏水和0.9wt.%Na Cl溶液中的吸水率分别提高了25.8%和10%,当耐盐高吸水材料的添加量为0.1%时,防蒸发效果最好。(2)以琼胶(Agar)、乳酸(LA)、蜂蜡为主要原料,通过原位缩聚制备了高吸水升温材料WATM1;优化了反应条件对保水性能的影响。通过FTIR、XRD、SEM和TG-DSC对材料的结构、形貌和热稳定性进行了表征。考察了高吸水升温材料的保水性能和升温效果。结果表明,该材料具有较好的保水性能,且能有效提高内部土壤温度,最高提温3℃。(3)以羧甲基淀粉(CMS)、乳酸和聚乙二醇(PEG)和烯丙氧基羟丙磺酸钠(AHPS)为主要原料,利用原位聚合的方法制备了复合吸水降温材料WATM2。通过FTIR,SEM和XRD、TG-DSC进行结构形貌表征。结果表明,复合吸水升温材料在蒸馏水、自来水和0.9wt%Na Cl溶液中的最佳吸水倍率分别为1231 g/g、260 g/g和112 g/g。在25℃的保水能力最好,在重复吸水5次后,吸水倍率是初始值的48.4%。复合降温材料WATM1含量为0.2%时的防蒸发效果较好,在深度2cm处添加样品降温效果最佳为4℃。

关键词：环境友好高分子相变材料高吸水性调温高吸水调温复合材料

Lewis Pairs催化环酯开环聚合与环酐/环氧化物开环交替共聚

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高分子学报 2020年第10期51卷 1104-1120页

作者：王彬季鹤源李悦生天津大学材料科学与工程学院

近年来,路易斯酸碱对(Lewis pairs)催化聚合已成为高分子化学领域的研究热点之一,受到人们的广泛关注.利用Lewis pairs催化环酯开环聚合以及环酐/环氧化物开环交替共聚,为合成新型聚酯材料以及聚酯的化学改性提供了简便快捷方法. Lewis... 详细信息

近年来,路易斯酸碱对(Lewis pairs)催化聚合已成为高分子化学领域的研究热点之一,受到人们的广泛关注.利用Lewis pairs催化环酯开环聚合以及环酐/环氧化物开环交替共聚,为合成新型聚酯材料以及聚酯的化学改性提供了简便快捷方法. Lewis酸和Lewis碱的协同作用不仅提高了催化活性,同时亦可提高单体选择性和开环反应的立体选择性.本专论总结了近几年课题组在利用Lewis pairs催化合成环境友好高分子材料方面的研究进展,分析了Lewis pairs催化环酯开环聚合和环酐/环氧化合物开环交替共聚的聚合机理,论述了Lewis pairs结构—催化活性—单体选择性/开环立体化学之间的关系,阐述了混合单体"自切换"聚合制备序列可控脂肪族或半芳香族聚酯材料的新方法,深入讨论了Lewis pairs催化开环聚合的发展前景.

关键词：脂肪族聚酯路易斯酸碱对开环聚合开环交替共聚环境友好高分子

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黄土表面接枝共聚物的制备及吸附性能

黄土表面接枝共聚物的制备及吸附性能

作者：李虹西北师范大学

学位级别：硕士

水是宇宙中一个重要的组成部分,它在地球生态系统的正常运转扮演着重要的角色。由于水体污染日益加重,故虽然存有大量水体,但人类可饮用水的量仍然紧缺。利用天然材料制备性能优良用于废水处理的吸附剂,俨然已成为研究热点。黄土是一类... 详细信息

水是宇宙中一个重要的组成部分,它在地球生态系统的正常运转扮演着重要的角色。由于水体污染日益加重,故虽然存有大量水体,但人类可饮用水的量仍然紧缺。利用天然材料制备性能优良用于废水处理的吸附剂,俨然已成为研究热点。黄土是一类廉价易得且储藏量极大的天然无机矿物材料。本文以天然黄土为原料,通过表面接枝改性的方法,制备了黄土表面接枝共聚物吸附剂,以获得低成本、吸附活性高、无二次污染的吸附剂,并应用于金属离子与染料废水的处理。本论文内容包含以下几部分:第一,介绍了高分子改性粘土的种类及应用,综述了高分子改性粘土在废水处理方面的研究进展,并总结了高分子改性黄土及其应用研究进展。第二,以酸活化黄土(HLo)为基体,通过KH-570改性,在黄土表面引入C=C。再以N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和马来酸酐(MAH)为单体,与黄土表面接枝共聚,成功制备了黄土表面接枝共聚物(Lo-PNM)。采用FT-IR、TG、XRD和SEM等方法,对Lo-PNM的结构进行表征和分析,结果表明:NVP、MAH成功接枝于黄土表面。第三,考察了Lo-PNM对金属离子Pb(II)和阳离子染料亚甲基蓝(MB)的吸附性能,以去除率或脱色率为检测性能指标,探讨Lo-PNM用量、初始浓度、时间、温度、溶液酸度等因素对吸附性能的影响,并探讨了等温吸附特性和吸附动力学特性。结果表明:Lo-PNM吸附金属离子Pb(II),其去除率能达到97.64%以上,实验结果与等温模型及动力学模型非线性拟合,得出吸附较符合Langmuir等温吸附模型,且较符合准二级动力学模型;Lo-PNM对MB的脱色率可达96.51%,拟合得出吸附较符合Langmuir等温吸附模型,且吸附动力学符合准二级动力学模型。第四,以HLo为基体,先采用KH-570黄土表面改性,然后以乙酸乙烯酯(VAc)、MAH和丙烯酸(AA)为功能性单体,与黄土表面接枝共聚,成功制备了黄土表面接枝共聚物(Lo-PVMA)。采用FT-IR、TG、XRD及SEM等手段对Lo-PVMA进行了表征,结果表明:VAc、MAH和AA成功接枝于黄土表面。第五,考察了Lo-PVMA对重金属离子Cu(II)和阳离子染料碱性品红(BF)的吸附性能,以去除率或脱色率为检测性能指标,考察了Lo-PVMA的用量、初始浓度、时间、温度和溶液酸度等因素对吸附性能的影响,并研究了等温吸附特性和吸附动力学特性。结果表明:Lo-PVMA对Cu(II)的去除率可达97.73%,对Cu(II)的吸附比较较符合Freundlich模型,动力学模型较符合准二级动力学吸附模型;Lo-PVMA对BF的脱色率可达98.57%,对BF的吸附符合Langmuir模型,动力学模型符合准二级动力学吸附模型。总之,通过表面接枝共聚改性制备黄土基高分子吸附剂,可以大幅度降低高分子的比例;选择适当的共聚物链,可制备生物相容性表面接枝共聚物。所制备的黄土表面接枝共聚物吸附剂对金属离子和染料分子具有较高的吸附性能。

关键词：环境友好高分子高分子改性黄土高分子吸附剂水处理技术重金属离子去除染料脱除

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马铃薯淀粉的改性及在调湿涂料中的应用

马铃薯淀粉的改性及在调湿涂料中的应用

作者：郭俊峰西北师范大学

学位级别：硕士

随着科技发展和人民生活水平的提高,对室内装修的要求越来越高,室内环境的安全性、舒适性一直是人们所追求的目标。所以涂料正向着节能、省资源、无污染的方向发展。涂料的出发点也不仅仅限于保护性、装饰性,而是逐步朝着生态、智能方... 详细信息

随着科技发展和人民生活水平的提高,对室内装修的要求越来越高,室内环境的安全性、舒适性一直是人们所追求的目标。所以涂料正向着节能、省资源、无污染的方向发展。涂料的出发点也不仅仅限于保护性、装饰性,而是逐步朝着生态、智能方向发展。将改性淀粉作为涂料中的基料使用,制备淀粉涂料,在降低涂料成本的同时可以提高涂料的环境友好性能。我国马铃薯的种植面积和总产量均为世界第一,是世界上马铃薯的生产大国,而甘肃省又是我国重要的马铃薯产地之一,马铃薯淀粉资源丰富。将其应用于高档的功能性内墙涂料,是马铃薯深加工的方向之一。本文在论述了淀粉的改性（即物理改性和化学改性）及其应用（即造纸工业、日用化工、纺织工业、石油工业、水处理、食品、建材、印染、皮革等众多领域）的基础上进行了以下研究: 1)以马铃薯淀粉为接枝骨架,丙烯酸丁酯（BA）和甲基丙烯酸甲酯（MMA）为接枝单体,过硫酸钾为引发剂,进行接枝共聚,制备马铃薯淀粉接枝乳液,考察其不同反应条件对接枝率、接枝效率、单体转化率的影响。将制得的马铃薯淀粉接枝乳液与多孔层的颜填料复配,得到调湿涂料,对其调湿性能进行测定。淀粉接枝共聚乳液基调湿涂料中不含挥发性有机溶剂,马铃薯淀粉是天然可食性原料,因此该调湿涂料对环境安全、无毒,是一种绿色环保的调湿涂料。 2)以双丙酮丙烯酰胺（DAAM）、丙烯酸丁酯（BA）和甲基丙烯酸甲酯（MMA）为接枝单体,与马铃薯淀粉进行接枝共聚,制备室温自交联马铃薯淀粉接枝乳液,考察其不同反应条件对接枝率、接枝效率、单体转化率的影响。室温自交联马铃薯淀粉接枝乳液可与己二酰肼（ADH）在室温下发生交联,以提高乳液性能。交联后乳液与多孔层的颜填料复配,得到调湿涂料,室温自交联马铃薯淀粉接枝乳液基调湿涂料能达到国家的内墙涂料标准,说明可以用于建筑物室内墙壁涂装,且具有一定的调湿性能,可应用于内墙调湿涂料。 3)通过α-淀粉酶作用于马铃薯淀粉制备马铃薯多孔淀粉,将其作为填料,应用于苯丙乳液基调湿涂料中,该涂料的基本性能达到了内墙涂料的国家标准,且具有一定的调湿能力,可用于建筑物室内墙壁涂装。

关键词：马铃薯淀粉调湿涂料改性淀粉室温自交联多孔淀粉环境友好高分子