环糊精/长碳链聚酰胺包合物的制备、表征及应用

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超分子化学是一门发展迅速、充满活力且高度交叉的学科。环糊精作为超分子化学领域中较常用的主体化合物,其“外亲水,内疏水”的特殊结构使其能够包合多种客体分子。然而,目前关于环糊精与长碳链聚酰胺包合物的制备尚无报道。  本文首次通过溶液法用α-环糊精和β-环糊精分别与聚酰胺PA1212,PA1111,PA1012进行了包合物的制备,并借助交叉极化/魔角旋转固态核磁共振碳谱(solid-state CP/MAS13C NMR)、广角X射线衍射(WAXD)、傅里叶变换-红外光谱(FT-IR)以及差热扫描量热法(DSC)对所合成包合物进行了表征。然后对包合物形成因素进行了研究,同时还分析了包合-解包合过程对PA1111结晶结构以及非化学计量CD/PA1012 ICs对PA1012结晶行为、力学性能的影响。本论文的实验结果和创新点如下:  (1)solid-state CP/MAS13C NMR谱图中包合物里环糊精葡萄糖单元的C1-C6位碳原子裂分峰的消失,WAXD谱图中基于环糊精包合物隧道型晶体结构在2θ=20.0°处特征衍射峰的出现,均证明了包合物的形成;同时FT-IR光谱中,包合物中同时出现环糊精和聚酰胺的特征振动峰,也说明了环糊精和长碳链聚酰胺分子形成了某种分子级别的作用力,表明包合物的形成。  (2)solid-state CP/MAS13C NMR结果表明,α-CD的空腔尺寸与长碳链聚酰胺更匹配。随着长碳链聚酰胺分子量的增大,包合物的ST值逐渐减小,包合物过程越不易进行。  (3)WAXD数据显示,经包合-解包合处理后聚酰胺1111结晶晶型主要为α-晶型,同时结晶度也由13.8%提高至25.8%。DSC和TG测试结果发现聚酰胺1111熔点提高了3℃左右,结晶温度提高4℃左右,结晶度由18.1%提高至25.4%,T5%提高了30℃左右,Tmax提高了5℃左右。  (4)DSC和PLM结果表明,非化学计量CD/PA1012 ICs的加入提高了聚酰胺1012的结晶速度,同时使得晶体颗粒细化,尺寸更为均一。力学性能测试表明拉伸强度最高提高了41%左右,拉伸模量提高了73%。
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