高分子改性材料的应用

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1、天然高分子改性材料的发展以及运用景姓名：李毅学号：5404310016专业班级：工业工程101天然高分子改性材料的发展以及运用姓名：李毅学号：5404310016班级：工业工程101摘要：本文介绍了淀粉、木质素、甲壳素、壳聚糖及瓜尔胶等几种天然高分子材料的研究进展以及改性方法，同时通过几种不同的化学反应详细介绍了壳聚糖的应用，同时介绍了其他几种在当代生活不同领域的应用。关键词：天然高分子，改性，羧甲基化反应，酯化反应，酰化反应，接枝反应，运用，阻燃和耐热。正文部分：1.引言近年来基于石油产品的合成高聚物材料也已广泛应用于包装、日用品、医用、建材、宇航、工业和农

2、业各个领域，。然而，基于石油资源的合成高分子材料大量使用不仅造成环境污染，而且以后将面临石油资源逐渐枯竭的威胁。而天然高分子来源于自然界中动物、植物和微生物，它们是取之不尽，用之不竭的可再生资源。所以在石油资源日益匮乏和价格持续高涨之际，天然高分子的研究和利用出现新的发展机遇。天然高分子中含量最丰富的资源包括纤维素、木质素、甲壳素、淀粉、各种动植物蛋白质以及多糖等，它们具有多种功能基团，可通过化学、物理方法改性成为新材料，也可通过化学、物理及生物技术降解成单体或低聚物用作能源以及化工原料。因此，近年在该领域的基础和应用研究的优秀成果以及日益增强的全球环境法则的

3、压力共同作用下已孵化出这一新兴行业。2.天然高分子材料的研究进展以及运用2.1淀粉天然淀粉资源十分丰富，如土豆、玉米、木薯、菱角、小麦等均有高含量的淀粉，据统计，自然界中含淀粉的天然碳水化合物年产量达5000亿t，是人类可以取用的最丰富的有机资源。淀粉及其衍生物是一种多功能的天然高分子化合物，具有无毒、可生活降解等优点。它是一种六元环状天然高分子，含有许多羟基，通过这些羟基的化学反应生产改性淀粉，另外，淀粉还能与乙烯类单体如丙烯腈、丙烯酸、丙烯酰胺等通过接枝共聚反应生成共聚物。这些共聚物可用作絮凝剂、增稠剂、黏合剂、造纸助留剂等。近年来淀粉的接枝共聚研制新型絮

4、凝剂在国内也取得长足进展，有人用淀粉与二甲基二烯丙基氯化铵接枝共聚制得阳离子淀粉，实验对炼油废水、生活废水有较好的处理效果，COD去除率可达70％以上，色度残留率低于20％，是一种较好的絮凝剂。淀粉-聚丙烯酰胺接枝共聚物作为有机高分子絮凝剂的研究早巳受到人们的重视，并有不少成果问世。我国尹华等以淀粉为基本原料，加入丙烯酰胺、三乙胺、甲醛和适量的盐酸进行接枝共聚反应，合成出一种阳离子型高分子絮凝剂FNQE，该药剂具有独特的分子结构和较高的相对分子质量分布。FNQE对高岭土悬浊液有良好的絮凝除浊效果，对城市污水在投药量为10mg／L时即能达到理想的净化效果，浊度、

5、色度的去除率均在90％以上。2.2，木质素木质素与纤维素、半纤维素粘结在一起形成植物的主要结构，是植物界中非常丰富的天然高分子。相对于其它天然高分子，木质素具有更为复杂的组成及多级结构，是最难认识和应用的天然高分子之一。但是，木质素分子具有众多不同种类的活性官能基，兼具可再生、可降解、无毒等优点，而且工业木质素来源于造纸黑液，成本低廉，因而被视为优良的绿色化工原料，其综合利用备受关注。在应用和研究较为活跃的木质素高分子材料领域，可通过化学反应和物理共混将木质素与酚醛树脂、聚氨酯、聚烯烃、橡胶、聚酯、聚醚、淀粉、大豆蛋白等复合，提高材料的性能并降低成本。木质素是

6、一种与工程塑料极为相似的，具有高抗冲强度且耐热的热塑性高分子，与其它聚合物复合后可以提高流动性和加工性能。木质素的生物可降解性是其在高分子材料领域应用的主要动力之一。虽然木质素在正常状况下降解速率极为缓慢，但是可以通过添加某些小分子或使用特定的菌种(常见如白腐菌)加速这一过程，因此可以在一定程度上实现其降解周期的可控。木质素是一种优良的橡胶、聚烯烃等的填充增强材料。木质素最大的优势就在于具有大量多种类型的活性官能基，可通过化学修饰实现不同的物理性质，因此如何通过对木质素结构的控制优化材料性能是该领域的重要科学问题。目前发现通过构筑特殊网络结构、形成星型结构的共

7、聚物以及调控分子间相互作用强度，均能造成材料性能的明显改善。此外，降低经济成本也是广泛研究木质素作为填充材料的重要原因。阻燃和耐热是高分子材料发展的新趋势。木质素分子中紫丁香基苯环上的甲氧基对羟基形成空间位阻结构，该受阻酚结构可以捕获热氧老化过程中生成的自由基而终止链反应，进而提高材料的热氧稳定性。同时，该受阻酚结构对自由基的捕获还使其成为光稳定剂，增强材料对紫外线辐射的耐受。木质素因含有众多的芳环而具有屏蔽紫外线辐射的能力。利用硝化木质素与聚氨酯接枝互穿网络涂料涂敷再生纤维紊膜后，发现紫外光对该膜材料的透过率下降至零，即紫外光被完全屏蔽。木质素与结晶聚合物复

8、合，表现出明显的成核剂性能。通过对木质