明膠是(gelatin)一種來源于動(dòng)物的皮膚、骨頭等結(jié)締組織中的膠原水解得到的天然生物大分子材料,具有易成模、可生物降解、入口即化及來源豐富等特點(diǎn),因此成為近些年研究的熱點(diǎn)。但其韌性差,易斷裂,這嚴(yán)重阻礙了它的應(yīng)用,故對(duì)明膠進(jìn)行改性是目前的研究方向。目前,明膠的改性方式主要有添加增塑劑、交聯(lián)劑、生物大分子等。本論文以明膠為基體,通過溶液流延法制備明膠基體復(fù)合膜,并對(duì)其結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性、力學(xué)性能、光學(xué)及吸水性能等進(jìn)行表征,主要研究內(nèi)容及結(jié)果具體如下:1.以微纖化纖維素(Microfibrillated,MFC)為增強(qiáng)相,以甘油為增塑劑,研究了微纖化纖維素含量對(duì)明膠/微纖化纖維素復(fù)合膜性能的影響,通過SEM圖可以看出明膠與微纖化纖維素具有較好的相容性;研究了微纖化纖維素對(duì)明膠/微纖化纖維素復(fù)合膜力學(xué)性能的影響,結(jié)果表明,隨微纖化纖維素含量的增加,明膠/微纖化纖維素復(fù)合膜的抗拉強(qiáng)度呈增加趨勢,斷裂伸長率呈下降趨勢,對(duì)明膠膜較差的韌性有較大改善;研究了微纖化纖維素對(duì)明膠/微纖化纖維素復(fù)合膜熱穩(wěn)定性的影響,結(jié)果表明,明膠/微纖化纖維素復(fù)合膜的熔融轉(zhuǎn)變溫度隨著微纖化纖維素含量的增加得到較大提高,與純明膠相比,提升了44.1℃,復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性得到改善,說明微纖化纖維素可以復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性起到增強(qiáng)作用;研究了微纖化纖維素對(duì)明膠/微纖化纖維素復(fù)合膜透明性的影響,結(jié)果表明,在可見光中心點(diǎn)600 nm處,明膠/微纖化纖維素復(fù)合膜透光率基本上都保持80%以上,屬于透明材料;研究了微纖化纖維素對(duì)明膠/微纖化纖維素復(fù)合膜吸水性能的影響,結(jié)果表明,隨微纖化纖維素含量的增加,明膠/微纖化纖維素復(fù)合膜的吸水率呈下降趨勢,當(dāng)微纖化纖維素含量為1.0%時(shí),吸水率為391.1%,微纖化纖維素較大程度的改善了明膠膜的吸水性能。2.以納米微晶纖維素(Nanocrystalline cellulose,NCC)為增強(qiáng)相,以甘油為增塑劑,研究了納米微晶纖維素含量對(duì)明膠/納米微晶纖維素復(fù)合膜性能的影響,通過SEM圖可以看出,當(dāng)納米微晶纖維素含量為0.2%、0.4%時(shí)復(fù)合膜表面比較平滑,當(dāng)納米微晶纖維素的質(zhì)量濃度為0.6%時(shí),復(fù)合膜表面可以看到分散均勻的纖維狀,質(zhì)量濃度為0.8%時(shí),出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象,質(zhì)量濃度為1.0%時(shí),團(tuán)聚現(xiàn)象存在的同時(shí)復(fù)合膜表面伴隨有裂紋出現(xiàn)。研究了納米微晶纖維素對(duì)明膠/納米微晶纖維素復(fù)合膜力學(xué)性能的影響,結(jié)果表明,隨納米微晶纖維素含量的增加,明膠/納米微晶纖維素復(fù)合膜的抗拉強(qiáng)度呈先增加后降低的趨勢,斷裂伸長率呈下降趨勢,當(dāng)納米微晶纖維素含量為0.6%時(shí),為抗拉強(qiáng)度的轉(zhuǎn)折點(diǎn)(13.56MPa),對(duì)明膠膜較差的韌性有較大改善;研究了納米微晶纖維素對(duì)明膠/納米微晶化纖維素復(fù)合膜熱穩(wěn)定性的影響,結(jié)果表明,明膠/納米微晶纖維素復(fù)合膜的熔融轉(zhuǎn)變溫度隨著納米微晶纖維素含量的增加得到較大提高,與純明膠相比,提升了69.5℃,說明納米微晶纖維素可以增強(qiáng)復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性;研究了納米微晶纖維素對(duì)明膠/納米微晶纖維素復(fù)合膜透明性的影響,結(jié)果表明,微晶纖維素添加量為0.6%時(shí),明膠/納米微晶纖維素復(fù)合材料的透光率分別為81.2%,屬于透明性材料,繼續(xù)添加則小于80%;研究了納米微晶纖纖維素對(duì)明膠/納米微晶纖維素復(fù)合膜吸水性能的影響,結(jié)果表明,隨納米微晶纖維素含量的增加,明膠/納米微晶纖維素復(fù)合膜的吸水率呈下降趨勢,當(dāng)納米微晶纖維素含量為1.0%時(shí),吸水率為271.1%,納米微晶纖維素較大程度的改善了明膠膜的吸水性能。3.以殼聚糖(Chitosan,CS)為增強(qiáng)相,以甘油為增塑劑,研究了殼聚糖含量對(duì)明膠/殼聚糖復(fù)合膜性能的影響,通過SEM圖可以看出明膠與殼聚糖具有較好的相容性;研究了殼聚糖對(duì)明膠/殼聚糖復(fù)合膜力學(xué)性能的影響,結(jié)果表明,隨殼聚糖含量的增加,明膠/殼聚糖復(fù)合膜的抗拉強(qiáng)度呈增加趨勢,斷裂伸長率呈下降趨勢,當(dāng)殼聚糖含量為30%時(shí),抗拉強(qiáng)度、斷裂伸長率分別為11.25MPa、108.9%,對(duì)明膠膜較差的韌性有較大改善;研究了殼聚糖對(duì)明膠/殼聚糖復(fù)合膜熱穩(wěn)定性的影響,結(jié)果表明,明膠/殼聚糖復(fù)合膜的熔融轉(zhuǎn)變溫度隨著殼聚糖含量的增加呈現(xiàn)一定程度的上升,與純明膠相比,提升了16.3℃,復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性得到改善,說明納米微晶纖維素可以改善復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性;研究了殼聚糖對(duì)明膠/殼聚糖復(fù)合膜透明性的影響,結(jié)果表明,在可見光中心點(diǎn)600 nm處,明膠/殼聚糖復(fù)合膜透光率基本上都保持80%以上,屬于透明材料;研究了殼聚糖對(duì)明膠/殼聚糖復(fù)合膜吸水性能的影響,結(jié)果表明,隨殼聚糖含量的增加,明膠/殼聚糖復(fù)合膜的吸水率呈下降趨勢,當(dāng)殼聚糖含量為30%時(shí),吸水率為251.1%,殼聚糖較大程度的改善了明膠膜的吸水性能。
【學(xué)位單位】：青海民族大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB383.2
【部分圖文】：

微纖化纖維素（Microfibrillated cellulose, MFC）是對(duì)天然纖維素進(jìn)反復(fù)高強(qiáng)度的高壓均質(zhì)處理后，所制得的與天然纖維素具有相同聚合度的微細(xì)纖維素產(chǎn)品，天然纖維素的微細(xì)結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示。纖維素是植物細(xì)胞壁的主組成部分[47-51]是世界上最為豐富的天然有機(jī)物，是自然界取之不盡、用之不的可再生資源[52-53]。它的制備方法有：水解法、機(jī)械法、靜電紡絲法、生物法溶劑法、離子液體溶解法等。以農(nóng)作物為例，目前，已有報(bào)道用于制備納米纖素的農(nóng)作物有：棉花、甘蔗渣、劍麻、馬鈴薯渣、洋麻、苧麻、木薯渣、大麻椰殼、甜菜渣、棉稈、麥秸、稻秸、豆莢、豆稈、菠蘿葉、絲瓜、香蕉稈、蕪甘藍(lán)以及亞麻等[54-69]。其中，MFC 通常是由高長徑比的線狀微纖絲組成的無規(guī)網(wǎng)狀物，與普通的纖維素及一些纖維素衍生物相比，MFC 經(jīng)過微纖化處理后，表面積增大且其表面裸露出大量的羥基，使 MFC 具有較高的保水值、良好的分性和穩(wěn)定性。另外 MFC 比表面積大、表面羥基含量高，使其易于和其他材料結(jié)合從而為新型多功能材料的制備提供了更廣泛的選擇[70-71]。

圖 2-5 純明膠膜斷面形貌圖 圖 2-6 明膠/微纖化纖維素復(fù)合膜斷面形貌圖2.5.2 復(fù)合膜的物理性能分析2.5.2.1 復(fù)合膜的力學(xué)性能分析圖 2-7 不同含量的微纖化纖維素對(duì)復(fù)合膜力學(xué)性能的影響

圖 2-5 純明膠膜斷面形貌圖 圖 2-6 明膠/微纖化纖維素復(fù)合膜斷面形貌圖2.5.2 復(fù)合膜的物理性能分析2.5.2.1 復(fù)合膜的力學(xué)性能分析圖 2-7 不同含量的微纖化纖維素對(duì)復(fù)合膜力學(xué)性能的影響
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2837970