Suluhisho la mchanganyiko wa asidi ya poly-L-lactic na selulosi ya ethyl katika kloroform na ufumbuzi mchanganyiko wa PLLA na selulosi ya methyl katika asidi ya trifluoroacetic ilitayarishwa, na mchanganyiko wa ether PLLA/cellulose uliandaliwa kwa kutupwa;Michanganyiko iliyopatikana ilikuwa na sifa ya spectroscopy ya infrared ya jani (FT-IR), calorimetry ya skanning tofauti (DSC) na diffraction ya X-ray (XRD).Kuna dhamana ya hidrojeni kati ya PLLA na etha ya selulosi, na vipengele viwili vinaendana kwa kiasi.Pamoja na ongezeko la maudhui ya etha ya selulosi katika mchanganyiko, kiwango myeyuko, fuwele na uadilifu wa fuwele wa mchanganyiko utapungua.Wakati maudhui ya MC ni ya juu kuliko 30%, karibu mchanganyiko wa amofasi unaweza kupatikana.Kwa hiyo, etha ya selulosi inaweza kutumika kurekebisha asidi ya poly-L-lactic ili kuandaa vifaa vya polima vinavyoweza kuharibika na mali tofauti.
Maneno muhimu: asidi ya poly-L-lactic, selulosi ya ethyl,selulosi ya methyl, kuchanganya, etha ya selulosi
Ukuzaji na utumiaji wa polima za asili na nyenzo za sintetiki zinazoweza kuharibika zitasaidia kutatua shida ya mazingira na shida ya rasilimali inayowakabili wanadamu.Katika miaka ya hivi karibuni, utafiti juu ya usanisi wa nyenzo za polima zinazoweza kuoza kwa kutumia rasilimali zinazoweza kutumika tena kama malighafi ya polima umevutia watu wengi.Asidi ya polylactic ni mojawapo ya polyester muhimu za aliphatic zinazoharibika.Asidi ya Lactic inaweza kuzalishwa kwa kuchachusha mazao (kama vile mahindi, viazi, sucrose, nk), na pia inaweza kuharibiwa na microorganisms.Ni rasilimali inayoweza kurejeshwa.Asidi ya polylactic huandaliwa kutoka kwa asidi ya lactic kwa polycondensation moja kwa moja au upolimishaji wa pete-ufunguzi.Bidhaa ya mwisho ya uharibifu wake ni asidi ya lactic, ambayo haitachafua mazingira.PIA ina sifa bora za kiufundi, usindikaji, uharibifu wa viumbe na utangamano wa kibiolojia.Kwa hivyo, PLA sio tu ina anuwai ya matumizi katika uwanja wa uhandisi wa matibabu, lakini pia ina soko kubwa linalowezekana katika nyanja za mipako, plastiki, na nguo.
Gharama ya juu ya asidi ya poly-L-lactic na kasoro zake za utendakazi kama vile haidrofobi na wepesi huzuia matumizi yake.Ili kupunguza gharama yake na kuboresha utendaji wa PLLA, maandalizi, utangamano, morpholojia, uharibifu wa viumbe, mali ya mitambo, usawa wa hydrophilic / hydrophobic na mashamba ya matumizi ya copolymers ya asidi ya polylactic na mchanganyiko yamejifunza kwa kina.Miongoni mwao, PLLA huunda mchanganyiko unaoendana na poly DL-lactic acid, polyethilini oksidi, polyvinyl acetate, polyethilini glikoli, n.k. Cellulose ni kiwanja cha polima asilia kinachoundwa na ufupishaji wa β-glucose, na ni mojawapo ya rasilimali nyingi zinazoweza kurejeshwa. katika asili.Derivatives ya selulosi ni nyenzo za awali za polima za asili zilizotengenezwa na wanadamu, ambazo muhimu zaidi ni etha za selulosi na esta za selulosi.M.Nagata et al.alisoma mfumo wa mchanganyiko wa PLLA/cellulose na kugundua kuwa vipengele viwili haviendani, lakini sifa za fuwele na uharibifu wa PLLA ziliathiriwa sana na sehemu ya selulosi.N.Ogata et al alisoma utendaji na muundo wa PLLA na mfumo wa mchanganyiko wa acetate wa selulosi.Hati miliki ya Kijapani pia ilichunguza uharibifu wa viumbe wa PLLA na mchanganyiko wa nitrocellulose.Y.Teramoto et al alisoma utayarishaji, mali ya mafuta na mitambo ya PLLA na copolymers za kupandikizwa za diacetate selulosi.Hadi sasa, kuna tafiti chache sana juu ya mfumo wa kuchanganya wa asidi ya polylactic na ether ya selulosi.
Katika miaka ya hivi karibuni, kikundi chetu kimejihusisha na utafiti wa copolymerization ya moja kwa moja na urekebishaji wa mchanganyiko wa asidi ya polylactic na polima zingine.Ili kuchanganya sifa bora za asidi ya polylactic na gharama ya chini ya selulosi na viambajengo vyake ili kuandaa nyenzo za polima zinazoweza kuoza, tunachagua selulosi (etha) kama sehemu iliyorekebishwa ya urekebishaji wa uchanganyaji.Selulosi ya ethyl na selulosi ya methyl ni etha mbili muhimu za selulosi.Selulosi ya ethyl ni alkyl etha ya selulosi isiyoyeyushwa na ionic isiyoyeyushwa na maji, ambayo inaweza kutumika kama nyenzo za matibabu, plastiki, vibandiko na mawakala wa kumaliza nguo.Methyl cellulose ni mumunyifu wa maji, ina unyevu bora, mshikamano, uhifadhi wa maji na mali ya kutengeneza filamu, na hutumiwa sana katika nyanja za vifaa vya ujenzi, mipako, vipodozi, dawa na karatasi.Hapa, mchanganyiko wa PLLA/EC na PLLA/MC ulitayarishwa kwa njia ya utupaji wa suluhisho, na utangamano, mali ya joto na sifa za fuwele za mchanganyiko wa etha wa PLLA/cellulose zilijadiliwa.
1. Sehemu ya majaribio
1.1 Malighafi
Ethyl cellulose (AR, Tianjin Huazhen Special Chemical Reagent Factory);selulosi ya methyl (MC450), fosfati ya sodiamu ya dihydrogen, fosfati ya hidrojeni ya disodiamu, acetate ya ethyl, stannous isooctanoate, kloroform (hizo zote ni bidhaa za Shanghai Chemical Reagent Co., Ltd., na usafi ni daraja la AR);Asidi ya L-lactic (daraja la dawa, kampuni ya PURAC).
1.2 Maandalizi ya mchanganyiko
1.2.1 Maandalizi ya asidi ya polylactic
Asidi ya poly-L-lactic ilitayarishwa kwa njia ya moja kwa moja ya polycondensation.Pima mmumunyo wa maji wa asidi ya L-lactic na sehemu kubwa ya 90% na uiongeze kwenye chupa yenye shingo tatu, punguza maji kwa 150 ° C kwa saa 2 chini ya shinikizo la kawaida, kisha ujibu kwa saa 2 chini ya shinikizo la utupu la 13300Pa, na hatimaye. itikia kwa saa 4 chini ya utupu wa 3900Pa ili kupata vitu vya prepolymer vilivyo na maji.Jumla ya kiasi cha mmumunyo wa maji wa asidi ya lactic ukiondoa pato la maji ni jumla ya kiasi cha prepolymer.Ongeza kloridi ya stannous (sehemu ya molekuli ni 0.4%) na asidi ya p-toluenesulfoniki (uwiano wa kloridi ya stanno na asidi ya p-toluenesulfoniki ni 1/1 ya uwiano wa molar) mfumo wa kichocheo katika prepolymer iliyopatikana, na katika uboreshaji wa ungo za Masi ziliwekwa kwenye bomba. kunyonya kiasi kidogo cha maji, na kuchochea mitambo kulidumishwa.Mfumo wote uliguswa kwa utupu wa 1300 Pa na joto la 150 ° C. kwa saa 16 ili kupata polima.Futa polima iliyopatikana katika klorofomu ili kuandaa myeyusho wa 5%, chujio na mvua kwa etha isiyo na maji kwa saa 24, chuja mvua, na kuiweka katika tanuri ya utupu -0.1MPa ifikapo 60 ° C kwa saa 10 hadi 20 ili kupata kavu Safi. polima ya PLLA.Uzito wa jamaa wa molekuli ya PLLA iliyopatikana iliamuliwa kuwa Daltons 45000-58000 kwa kromatografia ya kioevu ya utendaji wa juu (GPC).Sampuli ziliwekwa kwenye kisafishaji chenye pentoksidi ya fosforasi.
1.2.2 Maandalizi ya mchanganyiko wa asidi ya polylactic-ethyl cellulose (PLLA-EC)
Pima kiasi kinachohitajika cha asidi ya poli-L-lactic na selulosi ya ethyl ili kutengeneza 1% ya myeyusho wa klorofomu mtawalia, na kisha uandae PLLA-EC mchanganyiko.Uwiano wa suluhisho la mchanganyiko wa PLLA-EC ni: 100/0, 80/20, 60/40, 40/60, 20/80, 0/l00, nambari ya kwanza inawakilisha sehemu kubwa ya PLLA, na nambari ya mwisho inawakilisha wingi wa Sehemu ya EC.Suluhisho zilizoandaliwa zilichochewa na kichocheo cha sumaku kwa masaa 1-2, na kisha kumwaga ndani ya bakuli la glasi ili kuruhusu klorofomu kuyeyuka kwa kawaida ili kuunda filamu.Baada ya filamu kuundwa, iliwekwa kwenye tanuri ya utupu ili kukauka kwa joto la chini kwa masaa 10 ili kuondoa kabisa klorofomu kwenye filamu..Suluhisho la mchanganyiko hauna rangi na uwazi, na filamu ya mchanganyiko pia haina rangi na ya uwazi.Mchanganyiko huo ulikaushwa na kuhifadhiwa kwenye desiki kwa matumizi ya baadaye.
1.2.3 Maandalizi ya mchanganyiko wa asidi ya polylactic-methylcellulose (PLLA-MC)
Pima kiasi kinachohitajika cha asidi ya poly-L-lactic na selulosi ya methyl ili kutengeneza 1% ya suluji ya asidi ya trifluoroacetic mtawalia.Filamu ya mchanganyiko wa PLLA-MC ilitayarishwa kwa njia sawa na filamu ya mchanganyiko wa PLLA-EC.Mchanganyiko huo ulikaushwa na kuhifadhiwa kwenye desiki kwa matumizi ya baadaye.
1.3 Mtihani wa utendaji
MANMNA IR-550 spectrometer ya infrared (Nicolet.Corp) ilipima wigo wa infrared wa polima (kompyuta kibao ya KBr).Kalorimita ya kuchanganua tofauti ya DSC2901 (kampuni ya TA) ilitumika kupima mdundo wa DSC wa sampuli, kiwango cha joto kilikuwa 5°C/min, na halijoto ya mpito ya glasi, kiwango myeyuko na fuwele ya polima ilipimwa.Tumia Rigaku.Diffractometer ya D-MAX/Rb ilitumika kujaribu muundo wa mtengano wa X-ray wa polima ili kuchunguza sifa za ufuwele za sampuli.
2. Matokeo na majadiliano
2.1 Utafiti wa spectroscopy ya infrared
Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) inaweza kuchunguza mwingiliano kati ya vipengele vya mchanganyiko kutoka kwa mtazamo wa kiwango cha molekuli.Ikiwa homopolymers mbili zinaendana, mabadiliko ya mzunguko, mabadiliko ya kiwango, na hata kuonekana au kutoweka kwa tabia ya kilele cha vipengele inaweza kuzingatiwa.Iwapo homopolima mbili hazioani, wigo wa mchanganyiko ni uleule wa homopolima mbili.Katika wigo wa PLLA, kuna kilele cha mtetemo kinachonyoosha cha C=0 kwa 1755cm-1, kilele dhaifu cha 2880cm-1 kinachosababishwa na mtetemo wa C—H wa kikundi cha methine, na bendi pana ya 3500 cm-1 ni. husababishwa na vikundi vya mwisho vya haidroksili.Katika wigo wa EC, kilele cha tabia cha 3483 cm-1 ni kilele cha mtetemo cha kunyoosha cha OH, kinachoonyesha kuwa kuna vikundi vya O-H vilivyobaki kwenye mnyororo wa molekuli, wakati 2876-2978 cm-1 ni kilele cha mtetemo wa C2H5, na 1637. cm-1 ni HOH Upinde wa kilele cha mtetemo (unaosababishwa na sampuli ya kunyonya maji).PLLA inapochanganywa na EC, katika wigo wa IR wa eneo la haidroksili la mchanganyiko wa PLLA-EC, kilele cha O-H hubadilika hadi nambari ya chini ya mawimbi na ongezeko la maudhui ya EC, na hufikia kiwango cha chini zaidi wakati PLLA/Ec ni nambari ya wimbi 40/60, na kisha kuhamishiwa kwa nambari za mawimbi ya juu zaidi, ikionyesha kuwa mwingiliano kati ya PUA na 0-H ya EC ni changamano.Katika eneo la mtetemo la C=O la 1758cm-1, kilele cha C=0 cha PLLA-EC kilihamishwa kidogo hadi nambari ya wimbi la chini na ongezeko la EC, ambalo lilionyesha kuwa mwingiliano kati ya C=O na OH ya EC ulikuwa dhaifu.
Katika spectrogramu ya methylcellulose, kilele cha tabia cha 3480cm-1 ni kilele cha mtetemo cha kunyoosha cha O-H, yaani, kuna vikundi vilivyobaki vya O-H kwenye mnyororo wa molekuli ya MC, na kilele cha mtetemo wa HOH ni 1637cm-1. na uwiano wa MC EC ni wa RISHAI zaidi.Sawa na mfumo wa mchanganyiko wa PLLA-EC, katika mwonekano wa infrared wa eneo la hidroksili la mchanganyiko wa PLLA-EC, kilele cha O—H hubadilika na ongezeko la maudhui ya MC, na huwa na idadi ya chini zaidi ya mawimbi wakati PLLA/MC ni. 70/30.Katika eneo la mtetemo la C=O (1758 cm-1), kilele cha C=O hubadilika kidogo hadi nambari za chini za mawimbi kwa kuongeza MC.Kama tulivyotaja hapo awali, kuna vikundi vingi katika PLLA ambavyo vinaweza kuunda mwingiliano maalum na polima zingine, na matokeo ya wigo wa infrared inaweza kuwa athari ya pamoja ya mwingiliano mwingi unaowezekana.Katika mfumo wa mchanganyiko wa PLLA na etha ya selulosi, kunaweza kuwa na aina mbalimbali za vifungo vya hidrojeni kati ya kikundi cha esta cha PLLA, kikundi cha mwisho cha hidroksili na kikundi cha etha cha etha ya selulosi (EC au MG), na vikundi vilivyobaki vya hidroksili.PLLA na EC au MC zinaweza kuendana kwa kiasi.Inaweza kuwa kutokana na kuwepo na nguvu ya vifungo vingi vya hidrojeni, hivyo mabadiliko katika eneo la O-H ni muhimu zaidi.Hata hivyo, kutokana na kizuizi cha steric cha kikundi cha selulosi, dhamana ya hidrojeni kati ya kundi la C=O la PLLA na kundi la O-H la ether ya selulosi ni dhaifu.
2.2 Utafiti wa DSC
Mikunjo ya DSC ya michanganyiko ya PLLA, EC na PLLA-EC.Joto la mpito la kioo Tg ya PLLA ni 56.2 ° C, joto la kuyeyuka kwa kioo Tm ni 174.3 ° C, na fuwele ni 55.7%.EC ni polima ya amofasi yenye Tg ya 43°C na haina halijoto inayoyeyuka.Tg ya vijenzi viwili vya PLLA na EC viko karibu sana, na maeneo mawili ya mpito yanaingiliana na hayawezi kutofautishwa, kwa hivyo ni vigumu kuitumia kama kigezo cha uoanifu wa mfumo.Kwa ongezeko la EC, Tm ya mchanganyiko wa PLLA-EC ilipungua kidogo, na fuwele ilipungua (fuwele ya sampuli na PLLA/EC 20/80 ilikuwa 21.3%).Tm ya mchanganyiko ilipungua kwa ongezeko la maudhui ya MC.Wakati PLLA/MC iko chini ya 70/30, Tm ya mchanganyiko ni vigumu kupima, yaani, karibu mchanganyiko wa amofasi unaweza kupatikana.Kupunguza kiwango cha myeyuko wa mchanganyiko wa polima za fuwele na polima za amofasi kawaida husababishwa na sababu mbili, moja ni athari ya dilution ya sehemu ya amofasi;nyingine inaweza kuwa athari za kimuundo kama vile kupunguzwa kwa ukamilifu wa fuwele au saizi ya fuwele ya polima ya fuwele.Matokeo ya DSC yalionyesha kuwa katika mfumo wa mchanganyiko wa PLLA na etha ya selulosi, vipengele viwili viliendana kwa kiasi, na mchakato wa crystallization wa PLLA katika mchanganyiko ulizuiliwa, na kusababisha kupungua kwa Tm, fuwele na ukubwa wa kioo wa PLLA.Hii inaonyesha kuwa upatanifu wa vipengele viwili vya mfumo wa PLLA-MC unaweza kuwa bora kuliko ule wa mfumo wa PLLA-EC.
2.3 tofauti ya X-ray
Mviringo wa XRD wa PLLA una kilele chenye nguvu zaidi cha 2θ cha 16.64°, ambacho kinalingana na ndege ya fuwele 020, wakati kilele cha 2θ cha 14.90°, 19.21° na 22.45° kinalingana na 101, 023, na 121 mtawalia.Uso, yaani, PLLA ni muundo wa α-fuwele.Hata hivyo, hakuna kilele cha muundo wa fuwele katika curve ya diffraction ya EC, ambayo inaonyesha kuwa ni muundo wa amofasi.Wakati PLLA ilichanganywa na EC, kilele cha 16.64 ° kilipanuliwa hatua kwa hatua, ukali wake ulipungua, na ilihamia kidogo kwenye pembe ya chini.Wakati maudhui ya EC yalikuwa 60%, kilele cha fuwele kilitawanywa.Vilele vyembamba vya mtengano wa eksirei huonyesha ung'aavu wa juu na saizi kubwa ya nafaka.Upana wa kilele cha diffraction, ndogo ya ukubwa wa nafaka.Mabadiliko ya kilele cha diffraction hadi pembe ya chini inaonyesha kuwa nafasi ya nafaka huongezeka, yaani, uaminifu wa kioo hupungua.Kuna muunganisho wa hidrojeni kati ya PLLA na Ec, na saizi ya nafaka na ung'avu wa PLLA hupungua, ambayo inaweza kuwa kwa sababu EC inaoana kwa kiasi na PLLA kuunda muundo wa amofasi, na hivyo kupunguza uadilifu wa muundo wa fuwele wa mchanganyiko.Matokeo ya mgawanyiko wa X-ray ya PLLA-MC pia yanaonyesha matokeo sawa.Mviringo wa diffraction ya X-ray huonyesha athari ya uwiano wa PLLA/cellulose etha kwenye muundo wa mchanganyiko, na matokeo yanawiana kabisa na matokeo ya FT-IR na DSC.
3. Hitimisho
Mfumo wa mchanganyiko wa asidi ya poly-L-lactic na etha ya selulosi (selulosi ya ethyl na selulosi ya methyl) ilichunguzwa hapa.Utangamano wa vipengele viwili katika mfumo wa mchanganyiko ulichunguzwa kwa njia ya FT-IR, XRD na DSC.Matokeo yalionyesha kuwa uunganishaji wa hidrojeni ulikuwepo kati ya PLLA na etha ya selulosi, na vipengele viwili kwenye mfumo viliendana kwa kiasi.Kupungua kwa uwiano wa etha ya PLLA/selulosi husababisha kupungua kwa kiwango myeyuko, fuwele, na uadilifu wa fuwele wa PLLA katika mchanganyiko, na kusababisha kutayarishwa kwa michanganyiko ya fuwele tofauti.Kwa hivyo, etha ya selulosi inaweza kutumika kurekebisha asidi ya poly-L-lactic, ambayo itachanganya utendaji bora wa asidi ya polylactic na gharama ya chini ya etha ya selulosi, ambayo inafaa kwa utayarishaji wa nyenzo za polima zinazoweza kuharibika kikamilifu.
Muda wa kutuma: Jan-13-2023