天然高分子復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、殼聚糖和淀粉來源豐富、價(jià)格低廉、具有生物相容性、可降解性，同時(shí)又是可再生資源。因此對(duì)于它們產(chǎn)品的開發(fā)，尤其是對(duì)一次性產(chǎn)品，如食品包裝和醫(yī)療產(chǎn)品等，是解決當(dāng)前環(huán)境污染問題的一個(gè)有效的途徑。但在使用過程中，殼聚糖和淀粉產(chǎn)品遇到的最大問題是強(qiáng)的親水性，一旦置于潮濕的環(huán)境中，它們產(chǎn)品的穩(wěn)定性明顯下降。此外，相對(duì)較差的力學(xué)性能、阻隔性及熱穩(wěn)定性也同樣限制了它們的使用范圍。因此，為了提高殼聚糖和淀粉產(chǎn)品的綜合性能，我們做了如下的研究：
　　

2、 (1)將帶有不同官能團(tuán)(-COOH，-SO3H，-NO2)的膦酸鋯(org-ZrP)作為殼聚糖(CS)的填充劑，研究了org-ZrP官能團(tuán)的種類對(duì)殼聚糖結(jié)構(gòu)、形態(tài)和性能的影響。紅外測(cè)試結(jié)果表明，有機(jī)膦酸鋯(org-ZrP)與殼聚糖(CS)發(fā)生了強(qiáng)的界面作用，從而提高了殼聚糖膜的力學(xué)性能，其中磺化苯膦酸鋯的增強(qiáng)效果最好。增強(qiáng)效果的不同可能是由相界面作用方式不同引起的。界面作用越強(qiáng)，增強(qiáng)效果越好。此外，對(duì)CS/org-ZrP-n復(fù)合膜的吸

3、濕值(脅)也進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明，CS/ZrNP復(fù)合膜的阻濕性最好，這可能是由于ZrNP本身對(duì)水分子的吸附能力弱造成的。
　　 (2)成功制備了殼聚糖/磷酸鈦(CS/TiP-n)復(fù)合膜，并且通過X-射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、熱重分析(TGA)等方法研究了磷酸鈦的加入對(duì)殼聚糖膜結(jié)構(gòu)、形態(tài)和性能的影響。紅外(FTIR)結(jié)果表明，在復(fù)合膜中TiP與基質(zhì)CS間形成了強(qiáng)的氫鍵作用，從而提高了界面的兼容性。從SEM圖片可以觀察

4、到，當(dāng)TiP含量比較少時(shí)，TiP顆?？梢院芎玫姆稚⒂跉ぞ厶侵校S著其含量的增加，復(fù)合膜的斷面中出現(xiàn)了TiP顆粒的團(tuán)聚現(xiàn)象。力學(xué)測(cè)試結(jié)果顯示，加入0.4 wt％的TiP可以使殼聚糖膜的拉伸強(qiáng)度(σb)和斷裂伸長(zhǎng)率(εb)分別提高35.1％、37.0％。阻濕性測(cè)試表明，加入0.8 wt％TiP，殼聚糖膜的吸濕值(Mu)降低41.7％。同時(shí)，與純的CS膜相比，CS/TiP復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性也得到了提高。
　　 (3)首先制備了具有-C

5、OOH官能團(tuán)的甘氨酸-N，N-雙亞甲基膦酸鈦(TGDMP)，采用紅外光譜(FTIR)、X-射線衍射(XRD)和透射電鏡(TEM)等方法對(duì)其進(jìn)行了表征。接著用流延法制備了一系列含有不同量TGDMP的殼聚糖/有機(jī)膦酸鈦(CS/TGDMP)納米復(fù)合膜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，TGDMP的加入使得殼聚糖的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性及阻濕性都得到了提高。此外，我們研究了環(huán)境含水量對(duì)復(fù)合膜力學(xué)性能的影響。結(jié)果顯示，環(huán)境的相對(duì)濕度越大，復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度越小，斷裂伸長(zhǎng)率

6、越大。
　　 (4)用流延法制備了一系列的豌豆淀粉，氧化石墨烯(PS/GO-n)生物復(fù)合膜，利用紅外光譜(FTIR)、X-射線衍射(XRD)、原子力顯微鏡(AFM)、熱重分析(TGA)、紫外-可見光(UV-vis)等方法對(duì)其結(jié)構(gòu)、形態(tài)和性能進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，由于填充料GO和基質(zhì)PS間形成強(qiáng)的氫鍵作用，使得兩者間的兼容性得到了提高。當(dāng)GO含量為2.0wt％時(shí)，淀粉膜的拉伸強(qiáng)度(σb)和楊氏模量(E)分別從4.56 MPa，