涂料中淀粉與顏料助劑的作用機(jī)制
時(shí)間：2020-09-11 作者：古道化學(xué) 點(diǎn)擊:
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隨著人們環(huán)保理念的不斷更新以及國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的不斷推進(jìn)，希望科研工作者能夠開發(fā)出環(huán)境友好型綠色涂料，符合無污染性、安全、零排放等特點(diǎn)，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的污染嚴(yán)重的溶劑型涂料。由淀粉制備涂料可以解決環(huán)境污染的問題，淀粉其降解能力強(qiáng)，污染程度小，符合廣大群眾及環(huán)境的要求。因此，世界各國都都重視淀粉資源的開發(fā)、利用和研究。目前，主要研究有色涂料的制備，即在由淀粉制備涂料中加入顏料助劑，使淀粉與顏料助劑相互作用，通過研究反應(yīng)機(jī)理，改變淀粉的結(jié)構(gòu)，使得涂料更易著色，涂料顏色不再單一。
為了深層次研究淀粉基涂料的熱穩(wěn)定性、防水性等性能，就必須要考慮所匹配的助劑與淀粉的相互作用。根據(jù)顏色將助劑分為黃(PY)、橙(PO)、紅(PR)、藍(lán)(PB)、黑(PBk)、白(PW)、金屬助劑(PM)等幾大類。根據(jù)結(jié)構(gòu)可將助劑分為無機(jī)和有機(jī)2大類。無機(jī)助劑包括氧化物、硫化物、釩酸鹽、鉻酸鹽、鉬酸鹽、金屬等。有機(jī)助劑為偶氮顏料、酞菁顏料、多環(huán)顏料和其它顏料等[6]。本論文主要討論無機(jī)助劑中的氧化物即TiO2，ZnO，F(xiàn)e2O3和Cr2O3與淀粉的作用機(jī)制。
2 淀粉的結(jié)構(gòu)
淀粉是復(fù)雜的高分子物質(zhì), 是葡萄糖的高聚體。淀粉有直鏈淀粉和支鏈淀粉2類。直鏈淀粉含有幾百個(gè)葡萄糖單元，支鏈淀粉淀粉含有幾千個(gè)葡萄糖單元。淀粉單體中有一級醇羥基，羥基氧原子上有孤對電子，可以給出電子，作為路易斯堿，與接受電子的路易斯酸相互反應(yīng)。淀粉單體中有六元環(huán)，環(huán)上有氧原子，具有吸電子的誘導(dǎo)效應(yīng)。與一級醇相連的六元環(huán)使得位阻變大，一級醇相對穩(wěn)定。
淀粉單體與顏料助劑的相互作用，從電子效應(yīng)來說，由于環(huán)上含有氧原子，氧原子是吸電子集團(tuán)，通過相連接的碳原子傳遞吸電子效應(yīng)，使羥基上氧原子的電子云密度降低；從位阻上來說，六元環(huán)是個(gè)不易扭轉(zhuǎn)的大集團(tuán)，使得金屬氧化物與電子的接觸更不容易，最后使反應(yīng)活性減弱。分析影響反應(yīng)活性的因素，包括誘導(dǎo)效應(yīng)和位阻效應(yīng)，論在今后制備有色涂料中，使反應(yīng)物在較溫和的條件下，就可以發(fā)生反應(yīng)，我們選擇位阻小以及供電子強(qiáng)的集團(tuán)，由于淀粉的位阻不易改變，我們只有通過改變誘導(dǎo)效應(yīng)，將七號碳原子上的氫替換成供電子的集團(tuán)，使九號氧原子上電子云更加集中。這樣就可以更容易制備有色涂料。
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