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淀粉基生物降解高分子材料的制备与性能研究

作　者: 提岩
导　师: 郭锦棠
学　校: 天津大学
专　业: 材料学
关键词: 淀粉 生物降解材料 多孔淀粉 囊化 高吸水性树脂
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


为了获得适合包载不同药剂的淀粉基生物降解高分子材料,本文采用三种方法分别制备了多孔淀粉、淀粉基包囊药剂缓释基材和淀粉接枝丙烯酸高吸水性树脂,并研究了其理化性质及应用性能。以玉米淀粉为原料,通过α-淀粉酶处理和酸处理两种方法制备多孔淀粉。采用扫描电镜、红外光谱和X射线衍射对产物的表面形态和结构进行表征,并研究其理化性质。结果表明,淀粉颗粒的表面形成了多孔的结构。多孔淀粉与原淀粉相比,沉降体积减小,抗凝沉性能提高,透光率增大,粘度降低,冻融稳定性降低,对水和油的吸附能力均有较大提高。酶处理多孔淀粉的最佳制备工艺为:酶用量占淀粉干重的0.5%,反应温度50℃,pH值5.8,反应时间24h,淀粉糊浓度40%。酸处理多孔淀粉的最佳制备工艺为:酸用量占淀粉干重的6%,反应温度40℃,反应时间12h,淀粉糊浓度为40%。以改性淀粉和PVA为原料,加入溶剂、交联剂和药剂制备淀粉基包囊药剂缓释基材。采用红外光谱、DSC和X射线衍射对缓释基材的结构和性能进行表征,并研究其载药量和药剂释放率。结果表明,改性淀粉和PVA之间已充分交联,形成了密实的囊壁将药剂分子包裹在其中。基材的载药量达到54.30mg ClO2 /g,包载率高达92.71%,缓释性能较好,最长释放时间可达到13h。基材的最佳制备工艺为:以改性淀粉和PVA复合为原料,PVA与改性淀粉的质量比为0.2:1,PVA聚合度为1750,交联剂用量占单体质量的1.5%,溶剂与单体的质量比为5.9:1,药剂用量为与单体的质量比为3.3:1。采用反相悬浮法制备玉米淀粉接枝丙烯酸高吸水性树脂。通过红外光谱和扫描电镜对树脂的表面形态和结构进行了表征,并研究其吸液性能。结果表明:玉米淀粉与丙烯酸发生了接枝反应;树脂呈圆球状,粒径大小适中,分散均匀;树脂微球对蒸馏水的吸收倍率可达到1666g/g,对杀菌剂-稳定性二氧化氯的吸收倍率可达到119g/g。树脂的最佳制备工艺为:采用糊化淀粉,淀粉糊化温度和糊化时间分别为90℃和30min,玉米淀粉与丙烯酸的质量比为15.4%,丙烯酸中和度为80%,水和环己烷的质量比为1:3,分散剂用量为5.5%,搅拌速率733 r.min-1,引发剂用量为5m mol/L,交联剂用量为0.087%,反应温度70℃,反应时间3小时。

全文目录


摘要  2-3
ABSTRACT  3-9
第一章 前言  9-10
第二章 文献综述  10-25
  2.1 生物降解高分子材料  10-12
    2.1.1 概述  10
    2.1.2 降解机理  10-11
    2.1.3 分类  11-12
  2.2 淀粉及淀粉基生物降解高分子材料  12-20
    2.2.1 淀粉的结构和性质  12-14
    2.2.2 淀粉基生物降解高分子材料的种类  14-16
      2.2.2.1 原淀粉类  14
      2.2.2.2 变性淀粉类  14-16
    2.2.3 淀粉基生物降解高分子材料的应用  16-20
      2.2.3.1 药物载体基材  16-17
      2.2.3.2 高吸水性树脂  17-18
      2.2.3.3 生物降解塑料  18-19
      2.2.3.4 其他应用  19-20
  2.3 适宜被包载控释的物质  20-23
    2.3.1 药物类  20-21
    2.3.2 色素类  21
    2.3.3 杀菌剂类  21-23
      2.3.3.1 二氧化氯的结构及性质特点  22-23
      2.3.3.2 二氧化氯的制备方法  23
  2.4 本论文的研究内容及意义  23-25
第三章 多孔淀粉的制备与性能研究  25-47
  3.1 引言  25
  3.2 实验部分  25-31
    3.2.1 实验原料  25-26
    3.2.2 多孔淀粉的制备  26-27
      3.2.2.1 Mcllvaine 缓冲液的配制  26
      3.2.2.2 酶处理法制备多孔淀粉  26
      3.2.2.3 酸处理法制备多孔淀粉  26-27
    3.2.3 产物的表征与性能测试  27-30
      3.2.3.1 扫描电镜分析  27
      3.2.3.2 红外光谱分析  27
      3.2.3.3 X 射线衍射分析  27
      3.2.3.4 粘度的测定  27
      3.2.3.5 沉降体积的测定  27-28
      3.2.3.6 透光率的测定  28
      3.2.3.7 冻融稳定性的测定  28
      3.2.3.8 吸水率的测定  28
      3.2.3.9 吸油率的测定  28-29
      3.2.3.10 水解率的测定：3,5-二硝基水杨酸比色法  29-30
    3.2.4 对功能性物质（水溶性维生素、色素）的吸附测定  30-31
      3.2.4.1 标准曲线的绘制  30-31
      3.2.4.2 对水溶性维生素（维生素C）的吸附量测定  31
      3.2.4.3 对色素（亚甲基蓝）的吸附量测定  31
  3.3 结果与讨论  31-45
    3.3.1 多孔淀粉的形态结构及理化性质研究  31-37
      3.3.1.1 表面形态测试  32-33
      3.3.1.2 红外光谱分析  33-34
      3.3.1.3 X 射线衍射分析  34-35
      3.3.1.4 沉降体积测定  35-36
      3.3.1.5 透光率测定  36
      3.3.1.6 其他性质测定  36-37
    3.3.2 酶处理制备多孔淀粉工艺条件的研究  37-42
      3.3.2.1 酶用量的影响  37-38
      3.3.2.2 反应时间的影响  38-40
      3.3.2.3 pH 值的影响  40-41
      3.3.2.4 反应温度的影响  41-42
    3.3.3 酸处理制备多孔淀粉工艺条件的研究  42-45
      3.3.3.1 酸用量的影响  42-43
      3.3.3.2 反应时间的影响  43-44
      3.3.3.3 反应温度的影响  44-45
  3.4 结论  45-47
第四章 淀粉基包囊药剂缓释基材的研究  47-62
  4.1 引言  47
  4.2 实验部分  47-50
    4.2.1 实验原料  47-48
    4.2.2 淀粉基包囊药剂缓释基材的制备  48
      4.2.2.1 淀粉的改性  48
      4.2.2.2 基材的制备  48
    4.2.3 产物的表征与测试  48-49
      4.2.3.1 红外光谱分析  48
      4.2.3.2 热分析  48-49
      4.2.3.3 X 射线衍射分析  49
    4.2.4 二氧化氯的包载和释放性能测定  49-50
      4.2.4.1 二氧化氯的标准工作曲线的绘制  49-50
      4.2.4.2 二氧化氯的释放  50
  4.3 结果与讨论  50-60
    4.3.1 改性淀粉的性质评价  50-51
    4.3.2 红外光谱分析  51-52
    4.3.3 热分析  52-54
    4.3.4 X 射线衍射分析  54-55
    4.3.5 淀粉基包囊药剂缓释基材的制备工艺研究  55-60
      4.3.5.1 原料类型的影响  55-56
      4.3.5.2 单体配比的影响  56-57
      4.3.5.3 PVA 聚合度的影响  57-58
      4.3.5.4 交联剂用量的影响  58
      4.3.5.5 溶剂用量的影响  58-60
      4.3.5.6 药剂用量的影响  60
  4.4 结论  60-62
第五章 反相悬浮聚合法制备淀粉接枝丙烯酸高吸水性树脂  62-75
  5.1 引言  62
  5.2 实验部分  62-64
    5.2.1 实验原料  62-63
    5.2.2 原料的精制  63
    5.2.3 玉米淀粉接枝丙烯酸高吸水性树脂的制备  63
    5.2.4 产物的表征与性能测试  63-64
      5.2.4.1 红外光谱分析  63-64
      5.2.4.2 扫描电镜分析  64
      5.2.4.3 吸液倍率的测定  64
  5.3 结果与讨论  64-74
    5.3.1 高吸水性树脂微球的结构表征和形态观察  64-66
      5.3.1.1 红外光谱分析  64-65
      5.3.1.2 扫描电镜分析  65-66
    5.3.2 玉米淀粉接枝丙烯酸高吸水性树脂的制备工艺研究  66-74
      5.3.2.1 分散剂的种类和用量的影响  66-67
      5.3.2.2 搅拌速率的影响  67-68
      5.3.2.3 水油比的影响  68
      5.3.2.4 单体配比的影响  68-69
      5.3.2.5 引发剂用量的影响  69-70
      5.3.2.6 丙烯酸中和度的影响  70-71
      5.3.2.7 交联剂用量的影响  71-72
      5.3.2.8 反应时间的影响  72-73
      5.3.2.9 反应温度的影响  73-74
  5.4 结论  74-75
第六章 结论  75-77
参考文献  77-82
发表论文和参加科研情况说明  82-83
致谢  83

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 高分子化学（高聚物） > 高分子物理和高分子物理化学 > 高聚物的化学性质
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