Махлули омехтаи кислотаи поли-Л-лактик ва целлюлозаи этил дар хлороформ ва махлули омехтаи PLLA ва целлюлозаи метил дар кислотаи trifluoroacetic тайёр карда шуд ва омехтаи эфири PLLA/cellulose бо рехтагарӣ тайёр карда шуд;Омехтаҳои ба даст овардашуда бо спектроскопияи инфрасурхи барг табдил (FT-IR), калориметрияи дифференсиалии сканер (DSC) ва дифраксияи рентгенӣ (XRD) тавсиф карда шуданд.Байни PLLA ва эфири селлюлоза пайванди гидроген мавҷуд аст ва ин ду ҷузъ қисман мувофиқанд.Бо афзоиши таркиби эфири селлюлоза дар омехта, нуқтаи обшавӣ, кристаллӣ ва якпорчагии кристаллии омехта кам мешавад.Вақте ки миқдори MC аз 30% зиёдтар аст, омехтаҳои қариб аморфӣ ба даст овардан мумкин аст.Аз ин рӯ, эфири селлюлозаро барои тағир додани кислотаи поли-L-лактикӣ барои тайёр кардани маводи полимерии вайроншаванда бо хосиятҳои гуногун истифода бурдан мумкин аст.
Калидвожаҳо: кислотаи поли-L-лактикӣ, селлюлозаи этилӣ,целлюлозаи метил, омехта кардан, эфири целлюлоза
Тахия ва истифода бурдани полимерхои табий ва материалхои полимерии синтетикии вайроншаванда барои халли кризиси экологй ва бухрони ресурсхо, ки инсон дучори он аст, ёрй мерасонад.Солҳои охир тадқиқот оид ба синтези маводи полимерии биологӣ бо истифода аз захираҳои барқароршаванда ҳамчун ашёи хоми полимерӣ таваҷҷӯҳи васеъро ба худ ҷалб кард.Кислотаи полилактикӣ яке аз полиэстерҳои муҳими алифатии таназзулшаванда мебошад.Кислотаи лактикӣ метавонад тавассути ферментатсияи зироатҳо (масалан, ҷуворимакка, картошка, сахароза ва ғайра) ҳосил шавад ва инчунин метавонад тавассути микроорганизмҳо пусида шавад.Ин як манбаи барқароршаванда аст.Кислотаи полилактикӣ аз кислотаи лактикӣ тавассути поликонденсатсия ё полимеризатсияи ҳалқаи кушода тайёр карда мешавад.Маҳсулоти ниҳоии таназзули он кислотаи лактикӣ мебошад, ки муҳити атрофро ифлос намекунад.PIA дорои хосиятҳои аълои механикӣ, коркардшаванда, биодеградатсия ва мутобиқати биологӣ мебошад.Аз ин рӯ, PLA на танҳо доираи васеи барномаҳо дар соҳаи муҳандисии биотиббӣ дорад, балки инчунин бозорҳои бузурги потенсиалӣ дар соҳаҳои рӯйпӯшҳо, пластикҳо ва нассоҷӣ дорад.
Арзиши баланди кислотаи поли-L-лактикӣ ва нуқсонҳои иҷрои он, ба монанди гидрофобӣ ва шикаста, доираи татбиқи онро маҳдуд мекунад.Бо мақсади кам кардани арзиши он ва беҳтар кардани кори PLLA, омодагӣ, мутобиқат, морфология, биодеградатсия, хосиятҳои механикӣ, тавозуни гидрофиликӣ / гидрофобӣ ва соҳаҳои татбиқи сополимерҳо ва омехтаҳои кислотаи полилактикӣ амиқ омӯхта шудаанд.Дар байни онҳо, PLLA омехтаи мувофиқро бо кислотаи поли DL-лактикӣ, оксиди полиэтиленӣ, поливинилацетат, полиэтиленгликол ва ғайра ташкил медиҳад. Целлюлоза як пайвастагии полимерии табиӣ мебошад, ки дар натиҷаи конденсацияи β-глюкоза ба вуҷуд омадааст ва яке аз захираҳои фаровонтарини барқароршаванда мебошад. дар табиат.Ҳосилаҳои селлюлоза аввалин маводи полимерии табиии аз ҷониби одамон таҳияшуда мебошанд, ки муҳимтарини онҳо эфирҳои селлюлоза ва эфирҳои селлюлоза мебошанд.М.Нагата ва дигарон.системаи омехтаи PLLA / селлюлозаро омӯхт ва муайян кард, ки ин ду ҷузъ номувофиқанд, аммо ба хосиятҳои кристаллизатсия ва таназзули PLLA аз ҷузъи селлюлоза хеле таъсир расонидааст.Н.Огата ва дигарон кор ва сохтори системаи омехтаи PLLA ва селлюлоза ацетатро омӯхтанд.Патенти ҷопонӣ инчунин биодеградатсияи омехтаҳои PLLA ва нитроцеллюлозаро омӯхтааст.Y.Терамото ва дигарон омодагӣ, хосиятҳои гармидиҳӣ ва механикии PLLA ва сополимерҳои пайванди диасетати селлюлозаро омӯхтанд.То хол дар бораи системаи омехта кардани кислотаи полилактикй ва эфири целлюлоза хеле кам тадкикот мавчуд аст.
Дар солхои охир гурухи мо ба тадкикоти сополимеризатсияи бевосита ва омехта кардани модификацияи кислотаи полилактики ва дигар полимерхо машгул аст.Бо мақсади якҷоя кардани хосиятҳои аълои кислотаи полилактикӣ бо арзиши пасти селлюлоза ва ҳосилаҳои он барои омода кардани маводи полимерии комилан биологӣ, мо селлюлоза (эфир) -ро ҳамчун ҷузъи тағирёфта барои тағир додани омехта интихоб мекунем.Целлюлозаи этилӣ ва селлюлозаи метил ду эфирҳои муҳими селлюлоза мебошанд.Целлюлозаи этилӣ як эфири алкилии селлюлозаи ғайриионикӣ дар об аст, ки метавонад ҳамчун маводи тиббӣ, пластмасса, илтиёмҳо ва агентҳои ороиши бофандагӣ истифода шавад.Целлюлозаи метил дар об ҳалшаванда буда, дорои хосиятҳои хуби намнокӣ, пайвастагӣ, нигоҳдории об ва филмбардорӣ буда, дар соҳаҳои масолеҳи сохтмонӣ, рӯйпӯшҳо, косметика, дорусозӣ ва коғазсозӣ васеъ истифода мешавад.Дар ин ҷо омехтаҳои PLLA/EC ва PLLA/MC бо усули рехтани маҳлул омода карда шуда, мутобиқат, хосиятҳои гармидиҳӣ ва кристаллизатсияи омехтаҳои эфири PLLA/cellulose баррасӣ шуданд.
1. Қисми таҷрибавӣ
1.1 Ашьёи хом
Целлюлозаи этилӣ (АР, Фабрикаи махсуси реактивҳои кимиёвии Тянҷзин Хуажен);селлюлозаи метил (MC450), фосфати дигидрогени натрий, фосфати гидрогени динатрий, этилацетати, изооктаноати стеннозӣ, хлороформ (дар боло ҳама маҳсулоти Шанхай химиявии реагент Co., Ltd. мебошанд ва тозагӣ дараҷаи AR аст);L-кислотаи лактикӣ (синфи фармасевтӣ, ширкати PURAC).
1.2 Тайёр кардани омехтаҳо
1.2.1 Тайёр кардани кислотаи полилактикӣ
Кислотаи Poly-L-лактикӣ бо усули поликонденсатии мустақим омода карда шуд.Маҳлули обии кислотаи L-лактикиро, ки фраксияи массааш 90% аст, баркашед ва онро ба колбаи се гардандор илова кунед, дар ҳарорати 150 ° C дар давоми 2 соат дар зери фишори муқаррарӣ хушк кунед, сипас дар давоми 2 соат дар зери фишори вакууми 13300 Па реаксия кунед ва дар охир дар давоми 4 соат дар зери вакууми 3900Па реаксия кунед, то ашёи преполимери хушкшударо ба даст оред.Миқдори умумии маҳлули обии кислотаи лактикӣ бо назардошти ҳосили об миқдори умумии преполимер мебошад.Ба преполимери ба даст овардашуда хлориди калий (0,4%) ва кислотаи п-толуолсульфон (таносуби хлориди калий ва кислотаи п-толуолсульфон 1/1 таносуби моляр) илова карда, дар конденсатсия дар найча ситҳои молекулавӣ насб карда шуданд. ки микдори ками обро ба худ кашад ва ба механи-конй ба амал овард.Тамоми система дар вакууми 1300 Па ва харорати 150°С дар давоми 16 соат реаксия карда, полимер гирифта шуд.Полимери бадастомадаро дар хлороформ гудохта, маҳлули 5% тайёр кунед, филтр кунед ва бо эфири беоб дар давоми 24 соат борид, боришотро филтр кунед ва онро дар танӯри вакууми -0,1МПа дар 60°С барои 10 то 20 соат гузоред, то хушкии пок ба даст оред. Полимери PLLA.Вазни нисбии молекулавии PLLA ба даст овардашуда тавассути хроматографияи моеъи баландсифат (GPC) 45000-58000 Далтон муайян карда шуд.Намунаҳо дар эксикаторе, ки дорои пентоксиди фосфор доранд, нигоҳ дошта шуданд.
1.2.2 Тайёр кардани омехтаи целлюлозаи полилактикии кислотаи этилӣ (PLLA-EC)
Микдори зарурии кислотаи поли-Л-лактик ва целлюлозаи этилиро баркашида, мутаносибан махлули 1%-и хлороформро тайёр кунед ва баъд махлули омехтаи PLLA-EC тайёр кунед.Таносуби маҳлули омехтаи PLLA-EC ин аст: 100/0, 80/20, 60/40, 40/60, 20/80, 0/l00, рақами аввал ҳиссаи массаи PLLA ва рақами охиринро ифода мекунад массаи Фраксияи EC.Махлулхои тайёршударо бо омехтаи магнитй 1—2 соат омехта карда, баъд ба зарфи шишагй рехтанд, то ки хлороформ ба таври табий бухор шуда, плёнка ба вучуд ояд.Баъди ба вучуд омадани плёнка онро дар печи вакуумй гузошта, дар харорати паст 10 соат хушк мекунанд, то ки хлороформ дар плёнка пурра тоза карда шавад..Маҳлули омехта ранг ва шаффоф аст ва филми омехта низ ранг ва шаффоф аст.Омехта хушк карда шуда, дар эксикатор барои истифодаи минбаъда нигоҳ дошта мешавад.
1.2.3 Тайёр кардани омехтаи кислотаи полилактикӣ-метилцеллюлоза (PLLA-MC)
Микдори зарурии кислотаи поли-Л-лактикй ва целлюлозаи метилро баркашида, мутаносибан махлули 1%-и кислотаи трифторактикиро тайёр кунед.Филми омехтаи PLLA-MC бо ҳамон усуле, ки филми омехтаи PLLA-EC омода карда шудааст.Омехта хушк карда шуд ва дар эксикатор барои истифодаи минбаъда нигоҳ дошта шуд.
1.3 Санҷиши иҷроиш
Спектрометри инфрасурх MANMNA IR-550 (Nicolet.Corp) спектри инфрасурхи полимерро (таблети KBr) чен кард.Калориметри дифференсиалии сканерии DSC2901 (ширкати TA) барои чен кардани каҷи DSC-и намуна истифода шуд, суръати гармкунӣ 5 ° C / дақиқа буд ва ҳарорати гузариши шиша, нуқтаи обшавӣ ва кристаллии полимер чен карда шуд.Ригакуро истифода баред.Дифрактометри D-MAX/Rb барои санҷидани шакли дифраксияи рентгении полимер барои омӯзиши хосиятҳои кристаллизатсияи намуна истифода шуд.
2. Натиҷаҳо ва муҳокима
2.1 Тадқиқоти спектроскопии инфрасурх
Спектроскопияи инфрасурхи трансформатори Фурье (FT-IR) метавонад таъсири мутақобилаи ҷузъҳои омехтаро аз нуқтаи назари сатҳи молекулавӣ омӯзад.Агар ду гомополимер мувофиқ бошанд, тағирёбии басомад, тағирёбии шиддат ва ҳатто пайдо ё нопадид шудани қуллаҳои хоси ҷузъҳо мушоҳида карда мешаванд.Агар ду гомополимер мувофиқ набошанд, спектри омехта танҳо суперпозицияи ду гомополимер аст.Дар спектри PLLA қуллаи ларзиши дарозшавии C=0 дар 1755см-1, қуллаи заиф дар 2880см-1, ки аз ларзиши C—H дарозшавии гурӯҳи метин ба вуҷуд омадааст ва банди васеъ дар 3500 см-1 аст. аз ҷониби гурӯҳҳои терминалии гидроксил ба вуҷуд омадааст.Дар спектри EC, қуллаи характеристика дар 3483 см-1 қуллаи ларзиши дарозшавии OH мебошад, ки нишон медиҳад, ки дар занҷири молекулавӣ гурӯҳҳои O—H боқӣ мондаанд, дар ҳоле ки 2876-2978 см-1 қуллаи ларзиши C2H5 дароз карда мешавад ва 1637 см-1 қуллаи ларзиши ларзиши HOH аст (ба сабаби об азхудкунии намуна).Вақте ки PLLA бо EC омехта мешавад, дар спектри IR-и минтақаи гидроксили омехтаи PLLA-EC, қуллаи O-H бо афзоиши мундариҷаи EC ба рақами мавҷи паст мегузарад ва вақте ки PLLA/Ec 40/60 рақами мавҷ аст, ба ҳадди ақал мерасад, ва сипас ба рақамҳои баландтари мавҷҳо гузаштанд, ки ин нишон медиҳад, ки таъсири мутақобилаи PUA ва 0-H EC мураккаб аст.Дар минтақаи ларзиши C=O-и 1758см-1, қуллаи C=0-и PLLA-EC бо афзоиши EC каме ба рақами мавҷи поёнтар гузашт, ки ин нишон дод, ки таъсири мутақобилаи C=O ва OH-и EC суст аст.
Дар спектрограммаи метилселлюлоза қуллаи характеристика дар 3480см-1 қуллаи ларзиши дарозшавии О—Н мебошад, яъне дар занҷири молекулавии MC гурӯҳҳои боқимондаи О—Н мавҷуд аст ва қуллаи ларзиши хамшавии HOH дар 1637см-1, ва таносуби MC EC гигроскопӣ бештар аст.Монанди системаи омехтаи PLLA-EC, дар спектрҳои инфрасурхи минтақаи гидроксили омехтаи PLLA-EC, қуллаи O-H бо афзоиши мундариҷаи MC тағир меёбад ва шумораи ҳадди ақали мавҷро дар вақти PLLA/MC дорад. 70/30.Дар минтақаи ларзиши C=O (1758 см-1), қуллаи C=O бо иловаи MC каме ба рақамҳои мавҷҳои поёнӣ мегузарад.Тавре ки мо қаблан зикр кардем, дар PLLA гурӯҳҳои зиёде мавҷуданд, ки метавонанд бо дигар полимерҳо таъсири мутақобилаи махсус ба вуҷуд оранд ва натиҷаҳои спектри инфрасурх метавонад таъсири якҷояи бисёр мутақобилаи махсуси имконпазир бошад.Дар системаи омехтаи PLLA ва эфири селлюлоза, дар байни гурӯҳи эфири PLLA, гурӯҳи гидроксилҳои терминалӣ ва гурӯҳи эфирии эфири селлюлоза (EC ё MG) ва гурӯҳҳои боқимондаи гидроксил шаклҳои гуногуни пайванди гидроген мавҷуданд.PLLA ва EC ё MC метавонанд қисман мувофиқ бошанд.Ин метавонад аз мавҷудият ва мустаҳкамии пайвандҳои гидрогении сершумор бошад, бинобар ин тағирот дар минтақаи O-H назаррастар аст.Аммо аз сабаби монеаи стерикии гурӯҳи селлюлоза робитаи гидрогенӣ байни гурӯҳи C=O-и PLLA ва гурӯҳи O—H эфири селлюлоза заиф аст.
2.2 Тадқиқоти DSC
Каҷҳои DSC аз омехтаҳои PLLA, EC ва PLLA-EC.Ҳарорати гузариши шиша Tg аз PLLA 56,2 ° C, ҳарорати обшавии кристалл Tm 174,3 ° C ва кристаллият 55,7% аст.EC полимери аморфӣ буда, Tg 43°С буда, ҳарорати обшавӣ надорад.Tg-и ду ҷузъи PLLA ва EC хеле наздиканд ва ду минтақаи гузариш ба ҳам мепайвандад ва онҳоро фарқ кардан мумкин нест, аз ин рӯ истифодаи он ҳамчун меъёри мутобиқати система душвор аст.Бо зиёд шудани EC, Tm омехтаҳои PLLA-EC каме коҳиш ёфт ва кристаллӣ кам шуд (кристаллии намуна бо PLLA/EC 20/80 21,3% буд).Tm-и омехтаҳо бо афзоиши таркиби MC коҳиш ёфт.Вақте ки PLLA/MC аз 70/30 пасттар аст, чен кардани Tm-и омехта душвор аст, яъне омехтаи қариб аморфӣ ба даст овардан мумкин аст.Паст шудани нуқтаи обшавии омехтаҳои полимерҳои кристаллӣ бо полимерҳои аморфӣ одатан бо ду сабаб сурат мегирад, яке аз таъсири ҳалкунандаи ҷузъи аморфӣ;дигаре метавонад таъсири сохторӣ ба монанди коҳиши комилияти кристаллизатсия ё андозаи кристаллии полимери кристаллӣ бошад.Натиҷаҳои DSC нишон доданд, ки дар системаи омехтаи PLLA ва эфири селлюлоза, ду ҷузъ қисман мувофиқ буданд ва раванди кристаллизатсияи PLLA дар омехта монеъ шуд, ки дар натиҷа Tm, кристаллӣ ва андозаи кристаллии PLLA коҳиш ёфт.Ин нишон медиҳад, ки мутобиқати ду ҷузъи системаи PLLA-MC метавонад нисбат ба системаи PLLA-EC беҳтар бошад.
2.3 Дифраксияи рентгенӣ
Каҷи каҷи XRD-и PLLA қуллаи пурқувваттаринро дар 2θ аз 16,64° дорад, ки ба ҳамвории кристалии 020 мувофиқ аст, дар ҳоле ки қуллаҳо дар 2θ аз 14,90°, 19,21° ва 22,45° мутаносибан ба 101, 023 ва 121 cstals мувофиқанд.Сатҳи, яъне PLLA сохтори α-кристаллӣ мебошад.Аммо, дар каҷи дифраксияи EC қуллаи сохтори кристаллӣ мавҷуд нест, ки ин сохтори аморфӣ будани онро нишон медиҳад.Вақте ки PLLA бо EC омехта карда шуд, қуллаи 16,64 ° тадриҷан васеъ шуда, шиддати он заиф шуд ва каме ба кунҷи поёнтар гузашт.Вақте ки таркиби EC 60% буд, қуллаи кристаллизатсия пароканда шуд.Қуллаҳои дифраксияи рентгении танг аз кристаллии баланд ва андозаи бузурги донаҳо шаҳодат медиҳанд.Қуллаи дифраксия ҳар қадар васеъ бошад, андозаи дона хурдтар мешавад.Ба кунҷи паст гузаштани қуллаи дифраксионӣ аз он шаҳодат медиҳад, ки фосилаи донаҳо зиёд мешавад, яъне бутунии кристалл кам мешавад.Байни PLLA ва Ec пайванди гидроген мавҷуд аст ва андозаи дона ва кристаллии PLLA кам мешавад, ки ин метавонад аз он сабаб бошад, ки EC қисман бо PLLA барои ташаккул додани сохтори аморфӣ мувофиқат мекунад ва ба ин васила тамомияти сохтори кристаллии омехтаро коҳиш медиҳад.Натиҷаҳои дифраксияи рентгении PLLA-MC низ натиҷаҳои шабеҳро инъикос мекунанд.Каҷи дифраксияи рентгенӣ таъсири таносуби эфири PLLA/селлюлозаро ба сохтори омехта инъикос мекунад ва натиҷаҳо бо натиҷаҳои FT-IR ва DSC комилан мувофиқанд.
3. Хулоса
Дар ин чо системаи омехтаи кислотаи поли-Л-лактик ва эфири целлюлоза (целлюлозаи этил ва целлюлозаи метил) омухта шуд.Мутобиқати ду ҷузъ дар системаи омехта тавассути FT-IR, XRD ва DSC омӯхта шуд.Натиҷаҳо нишон доданд, ки пайванди гидроген дар байни PLLA ва эфири селлюлоза мавҷуд аст ва ду ҷузъи система қисман мувофиқ буданд.Паст шудани таносуби эфири PLLA/селлюлоза боиси паст шудани нуқтаи обшавӣ, кристаллӣ ва якпорчагии кристаллии PLLA дар омехта мегардад, ки дар натиҷа омехтаҳои кристаллии гуногунранг тайёр карда мешаванд.Аз ин рӯ, эфири селлюлозаро барои тағир додани кислотаи поли-Л-лактикӣ истифода бурдан мумкин аст, ки он кори аълои кислотаи полилактикӣ ва арзиши пасти эфири селлюлозаро муттаҳид мекунад, ки барои тайёр кардани маводи полимерии комилан биодеградатсияшаванда мусоид аст.
Вақти фиристодан: январ-13-2023