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本论文研究工作分两部分,在第一部分中,选择了黑荆树皮单宁为植物鞣剂,(口恶)唑烷为醛鞣剂,利用热分析技术及胶原修饰、破坏氢键、破坏疏水键等研究方法,较系统地研究了氢键、疏水键、胶原氨基在植鞣、醛鞣和植-醛结合鞣中的作用。证实了植-醛结合鞣的反应机理与已有的认识有很大的区别。醛类化合物即使在植鞣后加入,其主要的反应位置仍然是皮胶原的氨基。但是当单宁分子中含有亲核活性较高的反应位置时,醛类化合物可以在皮胶原和单宁分子之间形成交联键。这种交联作用可以对提高皮胶原的热稳定性产生协同效应,而且使单宁与皮胶原的结合稳定性进一步加强,能够抵御氢键破坏试剂和疏水键破坏试剂的作用。采用凝缩类单宁时,容易形成胶原—醛—单宁交联键;但采用水解类单宁时,形成这种交联键的几率很小。 协同单元理论对植—醛结合鞣法得到高湿热稳定性的解释:醛类化合物在皮胶原和单宁分子之间形成的交联键有助于得到较大的协同单元,从而使胶原熔化时需要更多的热量,提高了胶原的收缩温度。 以(+)-儿茶素和(+)-棓儿茶素为模型化合物,应用从头计算(ab initio)中的Hartree-Fork和Mp2方法对凝缩类单宁的化学性质进行了研究。结果表明,从原子电荷和前线轨道分布来看,A环是凝缩类单宁结构单元中的亲核中心,对亲电试剂具有较高的活性。通过比较中间体和产物的稳定性发现对于(+)-儿茶素而言,C-6和C-8具有相近的活性,这和核磁共振实验得出的结论基本吻合;而对于(+)-棓儿茶素,在C-8反应得到的中间体和产物都比在C-6位稳定,表明棓儿茶素和醛反应可能具有一定的选择性,相对更容易在C-8上发生反应。儿茶素和棓儿茶素在C-6和C-8不同的反应选择性与由B环差异产生的HOMO分布不同有关。 在本论文的第二部分中,将上述植一醛结合靴机理研究中获得的结果进一步应用与新型吸附材料的研究,制备了以胶原纤维为基质的固化单宁吸附材料。研究了固化单宁对Cu(工I)的吸附平衡、吸附动力学、吸附柱动力学,以及温度、pH等对吸附平衡的影响。结果表明,杨梅单宁及黑荆树皮单宁比落叶松单宁的吸附容量大;黑荆树皮单宁对Cu(11)的吸附平衡符合Freundl ich方程,温度对吸附平衡的影响不明显,但pH对吸附平衡有较大影响:吸附动力学可用拟二级速度方程来描述,当吸附温度较高时由拟二级速度方程计算所得到的平衡吸附量与实测的平衡吸附量非常吻合,而在低温时差异较大。吸附柱动力学研究表明固化单宁具有良好的柱动力学特性,吸附柱极易再生并且能循环使用,吸附过程极有可能是在材料的表面进行。