Solusi campuran asam poli-L-laktat sareng étil selulosa dina kloroform sareng larutan campuran PLLA sareng métil selulosa dina asam trifluoroacetic disiapkeun, sareng campuran éter PLLA / selulosa disiapkeun ku tuang;Campuran anu dicandak dicirikeun ku spéktroskopi infra beureum transformasi daun (FT-IR), calorimétri scanning diferensial (DSC) sareng difraksi sinar-X (XRD).Aya beungkeut hidrogén antara PLLA sareng éter selulosa, sareng dua komponén éta sawaréh cocog.Kalayan paningkatan eusi éter selulosa dina campuran, titik lebur, kristalinitas sareng integritas kristal campuran sadayana bakal turun.Nalika eusi MC langkung luhur ti 30%, campuran ampir amorf tiasa didapet.Ku alatan éta, éter selulosa bisa dipaké pikeun ngaropéa asam poli-L-laktik pikeun nyiapkeun bahan polimér degradable mibanda sipat béda.
Kata Kunci: asam poli-L-laktat, étil selulosa,métil selulosa, blending, selulosa éter
Ngembangkeun sareng nerapkeun polimér alam sareng bahan polimér sintétik anu tiasa didegradasi bakal ngabantosan pikeun ngabéréskeun krisis lingkungan sareng krisis sumber daya anu disanghareupan ku manusa.Dina taun-taun ayeuna, panilitian ngeunaan sintésis bahan polimér biodegradable ngagunakeun sumber daya anu tiasa dianyari salaku bahan baku polimér parantos narik perhatian umum.Asam polylactic mangrupakeun salah sahiji poliéster alifatik degradable penting.Asam laktat bisa dihasilkeun ku fermentasi pepelakan (kayaning jagong, kentang, sukrosa, jeung sajabana), sarta ogé bisa diuraikeun ku mikroorganisme.Ieu mangrupakeun sumberdaya renewable.Asam polylactic disusun tina asam laktat ku polikondensasi langsung atanapi polimerisasi ring-bukaan.Produk ahir degradasi na nyaéta asam laktat, anu moal ngotoran lingkungan.PIA gaduh sipat mékanis anu saé, kamampuan prosés, biodegradabilitas sareng biokompatibilitas.Ku alatan éta, PLA teu ngan boga rupa-rupa aplikasi dina widang rékayasa biomedis, tapi ogé boga pasar poténsi badag dina widang coatings, plastik, jeung tékstil.
Biaya tinggi asam poli-L-laktik sareng cacad kinerjana sapertos hidrofobik sareng brittleness ngawatesan jangkauan aplikasina.Pikeun ngirangan biaya sareng ningkatkeun kinerja PLLA, persiapan, kasaluyuan, morfologi, biodegradabilitas, sipat mékanis, kasaimbangan hidrofilik / hidrofobik sareng widang aplikasi kopolimer asam polylactic sareng campuran parantos ditaliti.Di antarana, PLLA ngabentuk campuran cocog jeung poli DL-asam laktat, poliétilén oksida, polyvinyl asétat, poliétilén glikol, jsb Selulosa nyaéta sanyawa polimér alam dibentuk ku kondensasi β-glukosa, sarta mangrupa salah sahiji sumber daya renewable paling loba pisan. di alam.Turunan selulosa nyaéta bahan polimér alam pangheubeulna anu dikembangkeun ku manusa, anu paling penting nyaéta éter selulosa sareng éster selulosa.M.Nagata et al.nalungtik PLLA / sistem adun selulosa sarta kapanggih yén dua komponén éta sauyunan, tapi kristalisasi jeung degradasi sipat PLLA ieu greatly kapangaruhan ku komponén selulosa.N.Ogata dkk ngulik kinerja sareng struktur PLLA sareng sistem adun selulosa asétat.Patén Jepang ogé ngulik biodegradabilitas campuran PLLA sareng nitroselulosa.Y.Teramoto dkk diajar persiapan, sipat termal jeung mékanis PLLA jeung selulosa diacetate graft copolymers.Sajauh ieu, aya saeutik pisan studi ngeunaan sistem blending asam polylactic jeung éter selulosa.
Dina taun anyar, grup urang geus kalibet dina panalungtikan copolymerization langsung jeung blending modifikasi asam polylactic jeung polimér séjén.Dina raraga ngagabungkeun sipat alus teuing asam polylactic jeung béaya rendah tina selulosa jeung turunan na pikeun nyiapkeun bahan polimér biodegradable pinuh, urang milih selulosa (éter) salaku komponén dirobah pikeun blending modifikasi.Étil selulosa sareng métil selulosa mangrupikeun dua éter selulosa anu penting.Étil selulosa nyaéta alkil éter selulosa non-ionik anu teu larut cai, anu tiasa dianggo salaku bahan médis, plastik, elém sareng agén pagawean tékstil.Métil selulosa téh larut cai, boga wettability alus teuing, cohesiveness, ingetan cai jeung sipat film-ngabentuk, sarta loba dipaké dina widang bahan wangunan, coatings, kosmétik, farmasi sarta papermaking.Di dieu, campuran PLLA / EC sareng PLLA / MC disiapkeun ku metode tuang solusi, sareng kasaluyuan, sipat termal sareng sipat kristalisasi campuran PLLA / selulosa éter dibahas.
1. Bagian ékspérimén
1.1 Bahan baku
Étil selulosa (AR, Tianjin Huazhen Pabrik Réagen Kimia Husus);métil selulosa (MC450), natrium dihidrogén fosfat, disodium hidrogén fosfat, étil asétat, stannous isooctanoate, kloroform (di luhur mangrupakeun sakabéh produk Shanghai Kimia Réagen Co., Ltd., sarta purity nyaeta AR kelas);L-asam laktat (kelas farmasi, perusahaan PURAC).
1.2 Persiapan campuran
1.2.1 Persiapan asam polylactic
Asam poli-L-laktat disiapkeun ku metode polikondensasi langsung.Beurat L-asam laktat leyuran cai kalawan fraksi massa 90% jeung tambahkeun kana flask tilu-beuheung, dehydrate dina 150 ° C salila 2 jam dina tekenan normal, lajeng meta pikeun 2 jam dina tekanan vakum 13300Pa, sarta tungtungna. ngaréaksikeun salila 4 jam dina vakum 3900Pa pikeun ménta hiji hal prepolymer dehydrated.Jumlah total larutan asam laktat dikurangan kaluaran cai nyaéta jumlah total prepolymer.Tambahkeun klorida stannous (fraksi massa nyaéta 0,4%) jeung asam p-toluenesulfonic (babandingan klorida stannous jeung asam p-toluenesulfonic nyaeta 1/1 rasio molar) sistem katalis dina prepolymer diala, sarta dina kondensasi ayakan molekular dipasang dina tabung. pikeun nyerep jumlah leutik cai, sarta aduk mékanis dijaga.Sakabéh sistem ieu diréaksikeun dina vakum 1300 Pa sarta suhu 150 ° C. salila 16 jam pikeun ménta polimér a.Ngaleyurkeun polimér diala dina kloroform pikeun nyiapkeun solusi 5%, filter sarta endapanana kalawan éter anhidrat salila 24 jam, nyaring endapanana, sarta nempatkeun eta dina oven vakum -0,1MPa dina 60 ° C salila 10 nepi ka 20 jam pikeun meunangkeun garing murni. polimér PLLA.Beurat molekular rélatif tina PLLA anu dicandak ditangtukeun janten 45000-58000 Daltons ku kromatografi cair (GPC) kinerja tinggi.Sampel disimpen dina desikator anu ngandung fosfor pentoksida.
1.2.2 Nyiapkeun campuran asam polylactic-étil selulosa (PLLA-EC)
Timbang jumlah nu diperlukeun asam poli-L-laktat jeung étil selulosa pikeun nyieun 1% solusi kloroform mungguh, lajeng nyiapkeun solusi campuran PLLA-EC.Babandingan solusi campuran PLLA-EC nyaéta: 100/0, 80/20, 60/40, 40/60, 20/80, 0/l00, angka kahiji ngagambarkeun fraksi massa PLLA, jeung nomer dimungkinkeun ngagambarkeun massa fraksi EC.Solusi anu disiapkeun diaduk sareng pengaduk magnét salami 1-2 jam, teras dituang kana piring gelas supados kloroform nguap sacara alami pikeun ngabentuk pilem.Saatos film kabentuk, éta disimpen dina oven vakum nepi ka garing dina suhu low salila 10 jam pikeun sakabéhna nyabut kloroform dina pilem..Solusi adun henteu warnaan sareng transparan, sareng pilem campuran ogé henteu warnaan sareng transparan.Campuran ieu garing sareng disimpen dina desikator pikeun dianggo engké.
1.2.3 Nyiapkeun campuran asam polylactic-methylcellulose (PLLA-MC)
Timbang jumlah nu diperlukeun asam poli-L-laktat jeung métil selulosa pikeun nyieun 1% solusi asam trifluoroacetic mungguh.Film adun PLLA-MC disiapkeun ku cara anu sami sareng pilem campuran PLLA-EC.Campuran ieu garing sareng disimpen dina desikator pikeun dianggo engké.
1.3 Uji kinerja
MANMNA IR-550 spéktrométer infra red (Nicolet.Corp) ngukur spéktrum infra red polimér (tablet KBr).DSC2901 diferensial scanning calorimeter (perusahaan TA) ieu dipaké pikeun ngukur kurva DSC sampel, laju pemanasan éta 5 ° C / mnt, sarta suhu transisi kaca, titik lebur sarta kristalinitas polimér diukur.Paké Rigaku.Difraktometer D-MAX/Rb digunakeun pikeun nguji pola difraksi sinar-X polimér pikeun nalungtik sipat kristalisasi sampel.
2. Hasil jeung diskusi
2.1 Panalungtikan spéktroskopi Infrabeureum
Fourier transform infra red spéktroskopi (FT-IR) tiasa ngulik interaksi antara komponén campuran tina sudut pandang tingkat molekular.Lamun dua homopolymers nu cocog, shifts dina frékuénsi, parobahan inténsitas, komo penampilan atawa ilangna puncak ciri tina komponén bisa dititénan.Lamun dua homopolimér henteu cocog, spéktrum campuran ngan saukur superposisi dua homopolimér.Dina spéktrum PLLA, aya puncak geter manjang C=0 dina 1755cm-1, puncak lemah dina 2880cm-1 disababkeun ku geter manjang C-H gugus metin, sareng pita lega dina 3500 cm-1 nyaéta disababkeun ku gugus hidroksil terminal.Dina spéktrum EC, puncak karakteristik dina 3483 cm-1 nyaéta puncak geter manjang OH, nunjukkeun yén aya gugus O-H anu tetep dina ranté molekular, sedengkeun 2876-2978 cm-1 nyaéta puncak geter manjang C2H5, sareng 1637. cm-1 nyaeta HOH Bending puncak geter (disababkeun ku sampel nyerep cai).Nalika PLLA dicampur sareng EC, dina spéktrum IR daérah hidroksil tina campuran PLLA-EC, puncak O-H ngageser ka nomer gelombang rendah kalayan paningkatan eusi EC, sareng ngahontal minimum nalika PLLA / Ec nyaéta 40/60 bilangan gelombang, lajeng dialihkeun ka wilangan gelombang nu leuwih luhur, nunjukkeun yén interaksi antara PUA jeung 0-H EC téh kompléks.Dina daérah geter C=O 1758cm-1, puncak C=0 PLLA-EC rada ngageser ka nomer gelombang handap kalayan paningkatan EC, anu nunjukkeun yén interaksi antara C=O sareng OH EC lemah.
Dina spéktrogram métilselulosa, puncak karakteristik dina 3480cm-1 nyaéta puncak geter manjang O-H, nyaéta, aya residual gugus O-H dina ranté molekul MC, sareng puncak geter lentur HOH nyaéta dina 1637cm-1, sareng rasio MC EC langkung higroskopis.Sarupa jeung sistem campuran PLLA-EC, dina spéktra infra red wewengkon hidroksil tina campuran PLLA-EC, puncak O-H robah kalayan ngaronjatna eusi MC, sarta ngabogaan jumlah gelombang minimum lamun PLLA/MC nyaeta. 70/30.Di wewengkon geter C=O (1758 cm-1), puncak C=O rada ngageser ka wilangan gelombang handap kalawan ditambahan MC.Salaku urang disebutkeun tadi, aya loba grup dina PLLA nu bisa ngabentuk interaksi husus kalawan polimér séjén, sarta hasil spéktrum infra red bisa jadi pangaruh gabungan tina loba mungkin interaksi husus.Dina sistem adun PLLA jeung éter selulosa, bisa jadi aya rupa-rupa wangun beungkeut hidrogén antara gugus éster PLLA, gugus hidroksil terminal jeung gugus éter éter selulosa (EC atawa MG), jeung gugus hidroksil sésana.PLLA sareng EC atanapi MC tiasa sawaréh cocog.Bisa jadi alatan ayana jeung kakuatan sababaraha beungkeut hidrogén, jadi parobahan dina wewengkon O-H leuwih signifikan.Tapi, alatan halangan sterik gugus selulosa, beungkeut hidrogén antara gugus C=O PLLA jeung gugus O-H éter selulosa lemah.
2.2 Panalungtikan DSC
Kurva DSC tina campuran PLLA, EC sareng PLLA-EC.Suhu transisi gelas Tg of PLLA nyaéta 56,2 ° C, suhu lebur kristal Tm nyaéta 174,3 ° C, sareng kristalinitasna 55,7%.EC nyaéta polimér amorf kalayan Tg 43°C sareng teu aya suhu lebur.Tg tina dua komponén PLLA sareng EC caket pisan, sareng dua daérah transisi tumpang tindih sareng teu tiasa dibédakeun, janten sesah dianggo salaku kriteria pikeun kasaluyuan sistem.Kalayan paningkatan EC, campuran Tm PLLA-EC rada turun, sareng kristalinitas turun (kristallinitas sampel sareng PLLA/EC 20/80 nyaéta 21,3%).Tm tina campuran turun kalayan ngaronjatna eusi MC.Nalika PLLA / MC langkung handap tina 70/30, Tm tina adun hese diukur, nyaéta, adun ampir amorf tiasa didapet.Nurunkeun titik lebur campuran polimér kristalin jeung polimér amorf biasana alatan dua alesan, salah sahiji éfék éncér komponén amorf;anu sanésna tiasa janten épék struktural sapertos pangurangan kasampurnaan kristalisasi atanapi ukuran kristal tina polimér kristalin.Hasil tina DSC nunjukkeun yén dina sistem adun PLLA sareng éter selulosa, dua komponén éta sawaréh cocog, sareng prosés kristalisasi PLLA dina campuran ieu dihambat, nyababkeun panurunan Tm, kristalinitas sareng ukuran kristal PLLA.Ieu nunjukkeun yén kasaluyuan dua komponén sistem PLLA-MC tiasa langkung saé tibatan sistem PLLA-EC.
2.3 Difraksi sinar-X
Kurva XRD of PLLA boga puncak neneng di 2θ of 16.64 °, nu pakait jeung pesawat kristal 020, sedengkeun puncak dina 2θ of 14.90 °, 19.21 ° jeung 22.45 ° pakait jeung 101, 023, sarta 121 kristal, masing-masing.Permukaan, nyaéta, PLLA nyaéta struktur α-kristal.Tapi, henteu aya puncak struktur kristal dina kurva difraksi EC, anu nunjukkeun yén éta mangrupikeun struktur amorf.Nalika PLLA dicampurkeun sareng EC, puncak dina 16,64 ° laun ngalegaan, inténsitasna lemah, sareng rada ngalih ka sudut anu langkung handap.Nalika eusi EC éta 60%, puncak kristalisasi geus dispersed.Puncak difraksi sinar-x anu sempit nunjukkeun kristalinitas anu luhur sareng ukuran butir anu ageung.Nu leuwih lega puncak difraksi, nu leuwih leutik ukuran sisikian.Pergeseran puncak difraksi ka sudut anu handap nunjukkeun yén jarak gandum ningkat, nyaéta, integritas kristal turun.Aya beungkeut hidrogén antara PLLA jeung Ec, sarta ukuran sisikian jeung kristalinitas PLLA ngurangan, nu bisa jadi alatan EC sabagian cocog jeung PLLA pikeun ngabentuk struktur amorf, kukituna ngurangan integritas struktur kristal adun.Hasil difraksi sinar-X tina PLLA-MC ogé ngagambarkeun hasil anu sami.Kurva difraksi sinar-X ngagambarkeun pangaruh rasio PLLA/selulosa éter dina struktur campuran, sarta hasilna sagemblengna konsisten jeung hasil FT-IR jeung DSC.
3. Kacindekan
Sistem campuran asam poli-L-laktat sareng éter selulosa (étil selulosa sareng métil selulosa) ditalungtik di dieu.Kasaluyuan dua komponén dina sistem adun ditalungtik ku cara FT-IR, XRD jeung DSC.Hasilna nunjukkeun yén beungkeut hidrogén aya antara PLLA sareng éter selulosa, sareng dua komponén dina sistem éta sawaréh cocog.Panurunan rasio PLLA/selulosa éter nyababkeun panurunan dina titik lebur, kristalinitas, sareng integritas kristal PLLA dina campuran, hasilna persiapan campuran kristalinitas anu béda.Ku alatan éta, éter selulosa bisa dipaké pikeun ngaropea asam poli-L-laktik, anu bakal ngagabungkeun kinerja alus teuing tina asam polylactic jeung béaya rendah éter selulosa, nu kondusif pikeun persiapan bahan polimér biodegradable pinuh.
waktos pos: Jan-13-2023