《澱粉接枝共聚物在分子尺度上的可控制備》是依託北京師範大學，由劉正平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：澱粉接枝共聚物在分子尺度上的可控制備
- 依託單位：北京師範大學
- 項目負責人：劉正平
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
澱粉是自然界中儲量第二豐富的天然高分子，因其價格低廉、可生物降解、可再生等，使澱粉及其衍生物在生活、工業等諸多領域得以廣泛套用。因此，對澱粉實施有效改性就成為天然高分子材料方向極其重要的課題。然而，澱粉分子中因含有大量羥基而形成了相當穩定的氫鍵網路使其以團粒形式存在，並有15%-40%的結晶度，使之到目前為止很難實現在分子尺度上的化學改性，造成接枝鏈在澱粉骨架上分布不均。本項目首先以離子液體為介質，在分子尺度上製備澱粉大分子引發劑，研究離子液體種類、反應時間、反應溫度等因素對大分子引發劑的取代度、官能團分布、相對分子質量等的影響，同時研究各種結構大分子引發劑在不同溶劑中的分散性，以期確定每一種澱粉大分子引發劑的良溶劑。其次，利用各種活性自由基聚合技術製備一系列結構和性質都可控的澱粉接枝共聚物，系統研究各種接枝反應條件對澱粉接枝產物結構和性質的影響，實現在分子尺度上澱粉接枝共聚物的可控制備。
結題摘要
合成澱粉接枝共聚物的傳統方法是傳統自由基聚合，其聚合過程不可控，致使澱粉接枝共聚物的接枝鏈長度、接枝位置、接枝密度、接枝率分布不均；且由於天然澱粉分子量特別大、結構複雜、具有大量的氫鍵，導致其在傳統溶劑中溶解性差，使澱粉接枝共聚物的合成局限於團粒尺度的表面引發和接枝。針對以上缺點，本項目的研究工作圍繞以下展開： （1）研究了玉米澱粉在多種咪唑類離子液體及其複合溶劑中的糊化、溶解和降解行為。1,3-二甲基咪唑亞磷酸甲酯鹽和1-乙基-3-甲基咪唑亞磷酸甲酯鹽離子液體對澱粉的溶解能力最強。在離子液體中加入水、醇等小分子溶劑形成複合溶劑，水能促進澱粉在離子液體中的溶解，甲醇則抑制其溶解。當在1,3-二甲基咪唑亞磷酸甲酯鹽和水的複合溶劑中加入甲醇時，甲醇則可促進澱粉溶解。 （2）選用對澱粉具有良好溶解性的離子液體作為溶劑合成了一系列取代位置可控的澱粉大分子引發劑，研究了反應溶劑、引發劑、反應溫度和反應時間等對合成的大分子引發劑取代度的影響，並對其進行溶解度測試，找出不同取代位置的澱粉大分子引發劑的最佳溶劑，為進一步合成澱粉接枝共聚物奠定了基礎。 （3）以取代位置可控的澱粉大分子引發劑為引發體系、CuBr/N,N,N’,N’,N’-五甲基二亞乙基三胺為催化體系，利用ATRP技術在分子尺度合成了接枝位置、接枝密度、接枝鏈長度、接枝率均可控的Starch-g-PS，實現了澱粉接枝共聚物在分子尺度的可控制備，大大提高了接枝率和接枝密度。並對反應條件對聚合反應的影響，及Starch-g-PS熱穩定性進行了研究。 （4）以2,3,6-澱粉大分子引發劑為引發體系、Cu(0)/三（2-二甲氨基乙基）胺為催化體系，利用SET-LRP 技術在分子尺度可控合成了Starch-g-PNIPAM，大大提高了接枝率和接枝密度。研究了反應條件對聚合反應的影響，及Starch-g-PNIPAM的熱性質和溫度回響性，最低臨界溶解溫度隨接枝鏈長度和聚合物濃度的增加而降低。向聚合體系中加入交聯劑製備了Starch-g-PNIPAM凝膠，得到的凝膠具有較高的吸水溶脹能力以及極快速的失水速率，且循環使用5次以上仍保持較好的性能。 （5）對合成的Starch-g-PS和Starch-g-PNIPAM的自組裝行為進行了初步研究，為深入研究澱粉接枝共聚物在生物醫藥領域的套用奠定了基礎。
