二聚脂肪酸淀粉酯的合成、性能及动力学的研究

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长链脂肪酸淀粉酯是变性淀粉的一种重要类型,通过研究发现其具有特殊的热塑性、疏水性、乳化性和可生物降解性,它作为石油化工产品的替代品越来越受到重视。 本课题以天然油脂深加工产物-C<,36>二聚脂肪酸和玉米淀粉为主要原料,研究了二聚酰氯与淀粉酯化反应的理论问题、二聚酸淀粉酯的合成及作为PVC增塑剂的应用问题。研究结果如下: 首先,为了获得较高取代度的二聚酸淀粉酯,实验选用对吡啶为催化剂,反应物二聚酰氯/淀粉的质量比为15/1.62,催化剂用量为6 mL,反应温度为100~110℃。在以上条件下,反应进行6 h后,DS和增重率分别达到2.6和80%以上,反应时间的延长有利于DS的增加,但也会使副反应增加。经热稳定性分析可知:淀粉经改性后,热稳定性明显优于原淀粉,在340℃以下基本是稳定的,随着DS的增加,二聚酸淀粉酯的热稳定性也逐渐增加。 其次,对二聚酰氯和淀粉之间的酯化反应动力学进行了研究。对二聚酸酰氯与淀粉酯化反应体系进行了分析和简化,假设在DMAc/LiCl为溶剂的体系中为该酯化反应为均相反应,对于淀粉上的羟基和二聚酸酰氯基来说,在酯化反应中动力学上都表现为一级反应,提出了一级等活性、一级不等活性和二级等活性模型。经线性回归后发现:一级等活性模型的相关系数在0.95以上,但忽略了处于淀粉葡糖环上不同部位羟基的反应活性之间的差别。对于一级不等活性模型,经线性回归后得出如=1.4434 h~,魄=0.25llh<-1>,证明了处于不同化学环境的伯位、仲位羟基的反应活性不同。一级不等活性模型和二级等活性模型的相关系数都在0.99以上,前者与实验数据吻合较好,但是没有考虑酰氯的浓度对反应速率的影响。二级反应模型更能够说明反应速率的变化,能够很准确的表示该反应的动力学特征,因此能够广泛应用。 最后,使用二聚酸淀粉酯和聚氯乙烯(PVC)为原料,压制成片状材料,并研究了配方对其力学性能和吸水性的影响。通过实验,初步确定了在PVC中加入二聚酸淀粉酯(作为增塑剂)后力学性能和吸水性能的变化。随着淀粉酯的DS不断增加,该塑料的拉张强度不断降低而断裂伸长率不断增加。同时,该塑料的吸水性和湿度吸收量都明显较低(分别在5%和3%以下),并且随着淀粉酯 DS 不断增加而降低,这是由于大量的疏水性的脂肪链的作用的结果。
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