【摘要】：本研究以皮革廠廢棄的灰皮廢料為主要原材料來制備酸松弛牛皮膠原纖維,并對(duì)其成膜性能進(jìn)行研究。為了進(jìn)一步提高膠原纖維膜的機(jī)械性能,分別運(yùn)用直接添加礦物質(zhì)如羥基磷灰石,鋰皂石,原位生成磷灰石的方法制備膠原纖維-礦物質(zhì)復(fù)合膜,并研究了它們對(duì)膠原纖維膜物理化學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)表明所使用的原材料灰皮(干基)的主要化學(xué)成分為:水分5.07%,灰分2.09%,蛋白質(zhì)89.61%,脂肪2.99%。膠原纖維的制備的工藝主要為清洗,浸酸膨脹,機(jī)械松弛,研磨等,通過單因素試驗(yàn)證明使用0.01 mol/L的鹽酸浸泡灰皮36 h后膨脹率可以達(dá)到100.37%,且柔軟度較佳,利于機(jī)械松弛和研磨,使用此方法制備的膠原纖維直徑在3-4 μm,長(zhǎng)度為0.5 cm左右。制備的膠原纖維中鈣的含量為0.096%,膠原蛋白的含量為98.97%。對(duì)制備的膠原纖維進(jìn)行了紅外光譜掃描,利用omnic軟件對(duì)其蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,其中α螺旋和β折疊總和為69.02%,表明該膠原纖維的分子結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定。膠原纖維納米羥基磷灰石復(fù)合膜的制備與研究:以制備的膠原纖維為主要原料,甘油為塑化劑,分別添加0%,1%,2%, 4%的納米羥基磷灰石為增強(qiáng)劑,研究納米羥基磷灰石對(duì)膠原纖維膜的物理化學(xué)性質(zhì)的影響。掃描電鏡結(jié)果表明,隨著復(fù)合膜中納米羥基磷灰石的含量逐漸升高,復(fù)合膜的表面與純膠原纖維膜相比逐漸變得粗糙且不平整,截面則表明復(fù)合膜內(nèi)部結(jié)構(gòu)逐漸變得緊湊且整齊。羥基磷灰石顯著的提高了膠原纖維膜的抗拉伸強(qiáng)度,隨著羥基磷灰石質(zhì)量的分?jǐn)?shù)由0%升高至4%,膠原纖維膜的抗拉伸強(qiáng)度從原來的38.98 MPa提高到了 48.20 MPa,但由于羥基磷灰石的脆性導(dǎo)致其斷裂伸長(zhǎng)率發(fā)生了下降;同時(shí),復(fù)合膜的水蒸氣和氧氣阻隔性能也得到很大的提升,當(dāng)羥基磷灰石含量達(dá)到4%時(shí),其水蒸氣透過率系數(shù)下降至1.30×10-11 g·m/Pa·m2·s,油脂在第7天和15天的過氧化值測(cè)定結(jié)果證明羥基磷灰石可以顯著降低氧氣透過率;當(dāng)羥基磷灰石含量達(dá)到4%時(shí),復(fù)合膜融化溫度升高至96.18 ℃,與不添加磷灰石的 -膜相比,提高了 10.7%;同時(shí)羥基磷灰石也導(dǎo)致復(fù)合膜的表面色澤和透明度發(fā)生了顯著性的變化。膠原纖維磷灰石原位合成膜的制備與研究:以膠原纖維為原料,甘油為塑化劑,添加不同比例的磷酸氫二鈉和氯化鈣,在氨氣熏蒸的條件下生成磷灰石晶體,研究原位合成的磷灰石對(duì)膠原纖維膜各項(xiàng)性能的影響。通過對(duì)復(fù)合膜的進(jìn)行紅外光譜、X射線衍射分析,復(fù)合膜中出現(xiàn)了一些類似于羥基磷灰石的特征性吸收峰和衍射峰,表明通過此方法可以制備磷灰石晶體。此外,膠原纖維膜的理化性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)均發(fā)生了不同程度的變化。其中復(fù)合膜的厚度,表面色度,不透明度均隨著膜介質(zhì)中磷灰石含量的增多增加;磷灰石也改善了膠原纖維膜的機(jī)械性能,當(dāng)磷灰石濃度為1.67mmol/L時(shí),復(fù)合膜的抗拉升強(qiáng)度達(dá)到了 52.25 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率則出現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì),當(dāng)磷灰石濃度為0.83 mmol/L時(shí),達(dá)到最大值8.39%;此外DSC和TGA的分析結(jié)果表明,含有磷灰石的復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性得到明顯提升;掃描式電子顯微鏡結(jié)果顯示,復(fù)合膜表面出現(xiàn)一層磷灰石顆粒,并且這些顆粒隨著磷灰石含量的增多而分布逐漸密集,同時(shí)復(fù)合膜截面也逐漸變得致密;隨著復(fù)合膜中磷灰石含量的逐漸增多,復(fù)合膜的水蒸氣透過率和水溶解性均出現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)。膠原纖維鋰皂石復(fù)合膜的制備與研究:為了增強(qiáng)膠原纖維膜的機(jī)械強(qiáng)度,以膠原纖維為主要原料,甘油為塑化劑,添加鋰皂石為增強(qiáng)劑,研究鋰皂石對(duì)膠原纖維膜理化性質(zhì)的影響。研究表明,膠原纖維膜的機(jī)械性能隨著復(fù)合膜中的鋰皂石的含量升高而增強(qiáng),當(dāng)膠原纖維與鋰皂石的質(zhì)量比為60:4時(shí),復(fù)合膜的抗拉伸強(qiáng)度達(dá)到62.80 MPa,同時(shí)斷裂伸長(zhǎng)率也增加到111.04%;水蒸氣和氧氣透過率均隨著鋰皂石含量的升高出現(xiàn)顯著降低的趨勢(shì),DSC和TGA結(jié)果均顯示鋰皂石提高了復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性;同時(shí),也研究了復(fù)合膜在PBS緩沖液中的膨脹特性,引進(jìn)Schotter二階動(dòng)力學(xué)方程對(duì)膠原纖維鋰皂石復(fù)合膜的膨脹動(dòng)力學(xué)進(jìn)行分析,結(jié)果表明鋰皂石可以顯著降低復(fù)合膜的膨脹特性;使用掃描式電子顯微鏡觀察了膠原纖維膜在表面和截面上的變化,并且這些結(jié)構(gòu)上的變化與復(fù)合膜理化性質(zhì)的變化相一致。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：天津科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB383.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2460497