發(fā)布時間：2020-11-21 23:39

　　 木質素作為重要的可再生生物質資源之一,具有廣闊的應用前景,但其存在結構復雜、空間位阻大和反應活性不足等特點,限制了木質素開發(fā)與利用,造成了資源的流失。因此考慮通過改性等方法提高木質素反應活性,制備智能化和多功能化材料,以增加木質素應用范圍。本論文針對目前木質素材料存在功能單一化和智能化不足、木質素反應活性不高等問題,以木質素自身弱電解質基團為智能化pH響應機制,采用CaCO3為致孔劑和Fe304為磁性來源,增強木質素水凝膠快速響應能力和增加鐵磁性功能;以烯/炔丙基溴為木質素活性改性劑,構建提高木質素反應活性體系;以改性木質素為活性基材,結合點擊化學制備pH響應微膠囊,具體研究內容如下:(1)通過木質素與丙烯酰胺自由基聚合制備了pH響應型水凝膠,采用CaC03增加水凝膠孔徑,使水凝膠快速響應能力增強;采用化學共沉淀增加水凝膠磁性能。結果表明:水凝膠pH最佳響應值為6.86。在最佳pH條件下,致孔劑水凝膠(PLH)的溶脹率在13.5分鐘內達到100%,較木質素水凝膠(OLH)縮短約1.5倍,快速響應性能明顯提高。同時磁性水凝膠(MPLH)具備超順磁性,其表觀飽和磁化強度為6.63 emu/g。PLH對重金屬鉻離子最大吸附量達103 mg/g,而MPLH在低濃度金屬離子中去除率達96.53%。(2)通過簡便的親核取代法,在木質素酚羥基上成功接枝碳碳雙鍵/三鍵,提高木質素的反應活性。探究了木質素、NaOH、烯/炔丙基溴、去離子水和反應時間對改性影響。結果表明:木質素改性產物最佳改性工藝條件為木質素1.0 g、NaOH 0.5 g、烯/炔丙基溴1.5 mL、去離子水75 mL、反應時間9 h。NaOH含量對改性具有顯著影響。紅外、核磁共振氫譜、元素分析進一步驗證,該合成產物與目標產物一致,碳碳雙鍵/三鍵已成功引入木質素中。(3)采用改性產物作為前驅體,以乳液聚合與點擊化學成功制備微膠囊,探究乳化劑、交聯(lián)劑、超聲功率和溫度對微膠囊合成影響。阿維菌素為模型藥物驗證其緩釋能力。結果表明:木質素基微膠囊最優(yōu)合成條件為木質素改性產物40.0 mg、乳化劑75.0 mg、交聯(lián)劑30.0 mg、阿維菌素14.6 mg、超聲功率250 W和溫度60℃,此時阿維菌素包覆率達到99%。通過微膠囊在不同pH環(huán)境中粒徑的變化,說明該微膠囊具有pH響應性能,具有作為緩釋材料的應用潛能。木質素基微膠囊的累計釋放量遠低于原藥釋放量,具有緩釋效果,有望在實際應用中實現(xiàn)長效殺蟲的效果。
【學位單位】：中南林業(yè)科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TQ427.26;O636.2
【部分圖文】：

反應１小時。將共沉淀產物過濾并在４０°Ｃ真空干燥箱中干燥６?ｈｌＷ。??Ｆｅ２＋２Ｆｅｖ＋８０Ｈ－?—Ｆｅ３〇４＋４Ｈ２〇??圖２．１磁性Ｆｅ．；〇４?（Ｍ）制備機理??Ｆｉｇｕｒｅ?２．１?Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?Ｆｅ；＞〇４?（Ｍ）??２．２．３．３木質素水凝膠的制備??為比較致孔劑和磁性粒ｆ對木質素水凝膠性能的影響，制備了木質素水凝膠??（ＯＬＨ），致孔劑水凝膠（ＰＬＨ）和磁性水凝膠（ＭＰＬＨ）。ｉ■先，取一定量純化木??質素、丙烯酰胺（ＡＭ）、二甲基亞砜（ＤＭＳＯ）和致孔劑碳酸鈣（ＣａＣＯ．Ｏ充分攪??拃并轉移至３０?ｍＬ玻璃瓶。然后，取一定量交聯(lián)劑乙二醇二甲基丙烯酸酯（ＥＧＤＭＡ）??和復合引發(fā)劑氯化鈣（ＣａＣｂ）－過氧化氫（Ｈ２〇２?３０％）加入至上述溶液。最后，混??ＩＶ溶液允入氮氣２０?ｍｉｎ，并在７０°Ｃ反應１２?ｈ。反應結束后，水凝膠放置Ｔ?１?Ｍ?ＨＣＩ??溶液中１２ｈ，在千燥箱中４０＂Ｃ至恒重。取干凝膠放入混合鐵鹽水洛液ＫＦｅＳＯｊ?．?７Ｈ２０?：??ＦｅＣｌ３摩爾的比為］：２）?１２ｈ。反應結束，該水凝膠置入０．１?ＭＮａＯＨ溶液中１?ｈ，未??反應ＮａＯＨ用去離ｆ水沖洗丨？凈

２．３．１木質素水凝膠紅外光譜分析??用傅里葉變換紅外光譜法分析木質素、磁性粒子（Ｍ）和水凝膠（ＯＬＨ、ＰＬＨ??和ＭＰＬＨ）的功能基團，結果如圖２．３所示。Ｎ－Ｈ非對稱和對稱拉伸振動的特征峰分??別位于３４１５?ｃｎｒ１和３１９１?ｃｎｒ１。３４１５?ｃｎｒ１的木質素在０－Ｈ振動下的吸光度與Ｎ－Ｈ不??對稱振動重疊。在１６６０?ｃｎｒ１處觀察到Ｃ＝０的特征吸收峰，表明三種聚丙烯酰胺水凝??膠基質材料沒有發(fā)生變化。在１４０６?ｃｎｒ１和１５９０?ｃｎｒ１的吸收峰分別代表木質素芳香環(huán)??的脂肪族基團和骨架振動吸收峰。這表明這三種水凝膠已成功地引入到木質素中。??在ＰＬＨ中引入磁性粒子后，出現(xiàn)磁性粒子Ｆｅ３０４的特征峰，而Ｍ譜圖比ＭＰＬＨ譜圖??中Ｆｅ３０４的特征峰增強。我們使用ＸＲＤ、ＥＤＳ和ＶＳＭ檢測方法進一步驗證磁性粒子??的存在。??１４〇６川９??＿??．?．．？?■??ｉ?．?ｉ?．?ｉ?．?ｉ?．?ｉ?．?ｉ?．?ｉ?．?ｉ?Ｉ??４０００?３５００?３０００?２５００?２０００?１５００?１０００?５００??Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒ?（ｃｍ－１）??圖２．３木質素（ｌｉｇｎｉｎ）、水凝膠（ＯＬＨ、ＰＬＨ和ＭＰＬＨ）和磁性粒子（Ｍ）的ＦＴＩＲ光譜??Ｆｉｇｕｒｅ?２．３?ＦＴＩＲ?ｓｐｅｃｔｒａ?ｏｆ?ｌｉｇｎｉｎ，?ｈｙｄｒｏｇｅｌｓ?（０ＬＨ＞?ＰＬＨ?ａｎｄ?ＭＰＬＨ）?ａｎｄ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｐａｒｔｉｃｌｅｓ?（Ｍ）??２．３．２木質素水凝膠ＸＲＤ衍射光譜分析??用ＸＲＤ分析了木質素、磁性粒子（Ｍ）和水凝膠（ＯＬＨ、ＰＬＨ和ＭＰＬＨ）的晶??體結構

２．３．１木質素水凝膠紅外光譜分析??用傅里葉變換紅外光譜法分析木質素、磁性粒子（Ｍ）和水凝膠（ＯＬＨ、ＰＬＨ??和ＭＰＬＨ）的功能基團，結果如圖２．３所示。Ｎ－Ｈ非對稱和對稱拉伸振動的特征峰分??別位于３４１５?ｃｎｒ１和３１９１?ｃｎｒ１。３４１５?ｃｎｒ１的木質素在０－Ｈ振動下的吸光度與Ｎ－Ｈ不??對稱振動重疊。在１６６０?ｃｎｒ１處觀察到Ｃ＝０的特征吸收峰，表明三種聚丙烯酰胺水凝??膠基質材料沒有發(fā)生變化。在１４０６?ｃｎｒ１和１５９０?ｃｎｒ１的吸收峰分別代表木質素芳香環(huán)??的脂肪族基團和骨架振動吸收峰。這表明這三種水凝膠已成功地引入到木質素中。??在ＰＬＨ中引入磁性粒子后，出現(xiàn)磁性粒子Ｆｅ３０４的特征峰，而Ｍ譜圖比ＭＰＬＨ譜圖??中Ｆｅ３０４的特征峰增強。我們使用ＸＲＤ、ＥＤＳ和ＶＳＭ檢測方法進一步驗證磁性粒子??的存在。??１４〇６川９??＿??．?．．？?■??ｉ?．?ｉ?．?ｉ?．?ｉ?．?ｉ?．?ｉ?．?ｉ?．?ｉ?Ｉ??４０００?３５００?３０００?２５００?２０００?１５００?１０００?５００??Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒ?（ｃｍ－１）??圖２．３木質素（ｌｉｇｎｉｎ）、水凝膠（ＯＬＨ、ＰＬＨ和ＭＰＬＨ）和磁性粒子（Ｍ）的ＦＴＩＲ光譜??Ｆｉｇｕｒｅ?２．３?ＦＴＩＲ?ｓｐｅｃｔｒａ?ｏｆ?ｌｉｇｎｉｎ，?ｈｙｄｒｏｇｅｌｓ?（０ＬＨ＞?ＰＬＨ?ａｎｄ?ＭＰＬＨ）?ａｎｄ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｐａｒｔｉｃｌｅｓ?（Ｍ）??２．３．２木質素水凝膠ＸＲＤ衍射光譜分析??用ＸＲＤ分析了木質素、磁性粒子（Ｍ）和水凝膠（ＯＬＨ、ＰＬＨ和ＭＰＬＨ）的晶??體結構
【參考文獻】

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本文編號：2893772