生物降解高分子熔融、結晶行為的二維紅外相關光譜研究.pdf

1、隨著石油資源的日益枯竭，以及人們對環(huán)境保護意識的加強，生物降解高分子已成為人們競相研發(fā)的熱點，加快生物降解材料的研究和應用，符合當今高分子材料綠色化的潮流。
　　 聚合物的熔融和結晶行為一直是高分子科學中一個非常重要的課題，因為材料的性能與結構息息相關，熔融和結晶會直接影響材料的機械性能、熱加工性能、降解性能等。近幾年來用廣義二維紅外相關光譜(2D IR)研究生物降解高分子的熔融和結晶行為，引起了人們的關注。廣義二維相關光譜是上

2、世紀90年代初發(fā)展起來的一種新的分析、表征技術。一般認為，二維相關分析技術有兩大主要優(yōu)勢：(1)有效提高了光譜的分辨能力，能將重疊峰或者被掩蓋的小峰及弱峰清晰地分辨出來；(2)通過對同步和異步譜圖的分析，根據(jù)所謂的“序列順序”法可判斷出各個基團發(fā)生變化的先后次序。然而，我們現(xiàn)有的理論分析和實驗結果表明，由“序列順序”法則得到的信息不一定完全可靠；同時，由廣義二維相關光譜分辨出的新峰大多是不真實的。本文選用可生物降解的結晶性高分子中的左旋

3、聚乳酸(PLLA)、聚羥基丁酸酯(PHB)及其共聚物P(HB-co-HHx)為研究體系，以C=O伸縮振動區(qū)為研究對象，結合原位紅外光譜分析(差譜、二階導、傅里葉自去卷積、曲線擬合等)及二維相關分析方法，研究了幾種典型的可生物降解的結晶性高分子的熔融或結晶過程。主要內(nèi)容如下：
　　 1.探討了PHB隨溶劑1，1，2，2-四氯乙烷(TCM)揮發(fā)結晶的過程。原位光譜分析結果表明，PHB的C=O伸縮振動區(qū)內(nèi)包含有5個子峰，且在結晶過程中

4、，結晶態(tài)和無定形態(tài)組分的吸收峰同時發(fā)生變化，沒有觀察到明顯的局部序列順序。通過分析5個子峰的面積相對百分含量隨時間的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)結晶態(tài)和無定形態(tài)組分對外擾有協(xié)同響應。
　　 2.研究了P(HB-co-HHx)隨溶劑三氯甲烷揮發(fā)的等溫結晶過程，及P(HB-co-HHx)的非等溫熔融結晶行為。常溫下P(HB-co-HHx)隨溶劑揮發(fā)結晶的過程中，同PHB一樣，C=O伸縮振動區(qū)域內(nèi)可能包含有5個子峰，“局部”序列順序如下：1722

5、cm-1≈1736 cm-1>1712 cm-1≈1729 cm-1>1746 cm-1。P(HB-co-HHx)的非等溫熔融結晶過程，沒有觀察到明顯的“局部”序列順序。通過分析這兩個不同的結晶過程中，5個子峰的面積相對百分含量隨時間的變化規(guī)律，同樣都發(fā)現(xiàn)結晶態(tài)和無定形態(tài)組分對外擾有協(xié)同響應。
　　 3.研究了PLLA在78℃下的冷結晶過程，從分子構象的角度歸屬C=O伸縮振動區(qū)內(nèi)的子峰。原位光譜分析得到4個子峰的“局部”序列順序