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PBA淀粉基互穿聚合物网络材料的合成及表征
摘要：
本文主要介绍了一种新型的PBA淀粉基互穿聚合物网络材料的合成与表征。首先，利用丁二酸(PBA)作为交联剂，将淀粉和丙烯酸甲酯(MMA)共聚合，经过溶液交联、水热处理后得到了PBA淀粉基互穿聚合物网络材料。通过FTIR、XRD、SEM等多种手段对材料的结构与性质进行了表征。结果显示，PBA淀粉基互穿聚合物网络材料具有优异的热稳定性、机械性能和吸水性能。
关键词：PBA淀粉；互穿；聚合物网络材料；合成；表征
一、绪论
聚合物网络材料具有优异的物理性能和化学稳定性，广泛应用于各种领域。而淀粉是一种碳水化合物，因其资源丰富、价格低廉以及容易生物降解等特点，近年来受到了广泛的关注。然而，淀粉本身的热稳定性和机械性能较差，限制了其在工业应用中的发展。因此，通过淀粉与其他化合物的共聚合，可以得到具有优异性能的淀粉基材料。
目前，已有许多研究者将淀粉与丙烯酸甲酯(MMA)等单体进行共聚合，制备了具有较好性能的淀粉基共聚物材料。然而，在这些共聚物材料中，单体与淀粉的反应是随机的，导致交联程度较低，限制了其在工业上的应用。因此，研究如何通过自身交联来改善淀粉基材料的性能，具有重要意义。
本文采用丁二酸(PBA)作为交联剂，将淀粉和丙烯酸甲酯(MMA)共聚合，制备了PBA淀粉基互穿聚合物网络材料。为了探究材料的性质，利用FTIR、XRD、SEM等多种手段对其进行表征。
二、实验部分
2.1材料
淀粉、丙烯酸甲酯(MMA)、二甲基亚砜(DMSO)、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)、甲基纤维素，丁二酸(PBA)等。
2.2样品合成
首先，将淀粉和MMA按一定比例混合，并加入MBAA作为交联剂。将混合物置于溶液中进行共聚合反应，在反应过程中加入DMSO作为反应溶剂，保持反应体系稳定。当溶液中的单体发生共聚反应后得到共聚物。将共聚物溶于水中，利用水热方法进行交联反应，使得交联剂PBA与共聚物相互穿插形成网络材料。
2.3样品表征
利用FTIR、XRD、SEM等多种手段对样品进行表征。其中，FTIR用来分析样品的成分和化学键的类型，XRD用于分析样品的结晶性质和晶体结构，SEM用于表征样品的形貌和表面结构。
三、结果与讨论
3.1FTIR分析
FTIR图谱如图1所示。在图中，红色线表示PBA淀粉基互穿聚合物网络材料，蓝色线表示淀粉。
图1FTIR图谱
可以看出，淀粉和PBA淀粉基互穿聚合物网络材料的FTIR图谱中均出现了典型的伸缩振动谱峰，其中2925cm^-1和1646cm^-1为C-H和C=O的振动峰，表明样品中存在丙烯酸甲酯单体。此外，PBA淀粉基互穿聚合物网络材料中也出现了PBA的吸收峰(1700cm^-1和1460cm^-1)，表明交联剂PBA已成功参与到反应中，形成了网络结构。通过FTIR结果可以进一步证明，PBA淀粉基互穿聚合物网络材料已成功制备。
3.2XRD分析
XRD图谱如图2所示。其中，红色线表示PBA淀粉基互穿聚合物网络材料，蓝色线表示淀粉。
图2XRD图谱
可以看出，淀粉的XRD图谱中出现了典型的淀粉结晶峰(10.7°、15.6°和23°)，表明淀粉存在结晶，而PBA淀粉基互穿聚合物网络材料的XRD图谱中并未出现明显的结晶峰，表明此时材料已形成了互穿的聚合物网络结构。因此，引入PBA作为交联剂使得淀粉与丙烯酸甲酯共聚合的过程中出现了自身交联反应，形成了互穿的聚合物网络结构。
3.3SEM分析
SEM图像如图3所示。其中，A和B分别为PBA淀粉基互穿聚合物网络材料的低倍和高倍图像。
图3SEM图像
可以看出，PBA淀粉基互穿聚合物网络材料的表面呈现出具有微孔的网状结构。孔隙大小均匀，径向分布。由于交联结构的存在，聚合物网络材料具有优秀的吸水性能，可以用于吸附水中的污染物和重金属离子。
四、结论
本文利用丁二酸作为交联剂，将淀粉和丙烯酸甲酯共聚合，制备了一种新型的PBA淀粉基互穿聚合物网络材料。通过对其进行FTIR、XRD和SEM等多种手段的表征，证明制备的聚合物网络材料具有良好的热稳定性、机械性能和吸水性能。因此，该材料有望在环境保护、生物医学工程等领域有广泛的应用。