本文關(guān)鍵詞：淀粉基炭材料及膜材料的制備及性能研究

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【摘要】：淀粉是一種來源豐富、綠色環(huán)保的天然多糖,可以在多種領(lǐng)域作為化石能源的替代品。多孔炭材料在吸附、催化、電化學等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用,淀粉經(jīng)過催化炭化可以得到性能優(yōu)良的多孔炭材料,同時可與二維納米粒子復合,獲得具有多重性能的復合材料。淀粉還能夠作為包裝材料的天然原料,緩解環(huán)境污染及資源枯竭等問題。但天然淀粉水敏感性較高、機械性能較差,這大大限制了其應(yīng)用,因而需要通過改性的手段獲得性能更優(yōu)的改性淀粉。以玉米淀粉和蒙脫土為原料,組合溶膠凝膠和催化炭化技術(shù)制得多孔炭材料。通過掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)和紅外光譜分析(FT-IR)對材料進行表征。對復合炭材料的亞甲基藍的吸附性能及其離子交換性能進行了考察,實驗結(jié)果表明,蒙脫土和淀粉以插層形式復合,形成片層狀結(jié)構(gòu),所得復合材料對亞甲基藍有更高的吸附速率和吸附量,同時擁有優(yōu)良的離子交換性能,在水處理領(lǐng)域應(yīng)用前景十分廣闊。次氯酸鈉作為氧化劑與馬鈴薯淀粉在堿性條件下制備氧化淀粉,探究了不同的反應(yīng)時間、氧化劑用量、反應(yīng)pH等條件對所得氧化淀粉羧基含量、淀粉糊透明度的影響。并以甘油為塑化劑制備氧化淀粉膜,探究不同氧化條件對其成膜性能的影響。根據(jù)淀粉膜的性能確定了最佳氧化條件：反應(yīng)時間為2h,次氯酸鈉用量為7mL,反應(yīng)pH為8.3,反應(yīng)溫度為40℃。由掃描電鏡結(jié)果可知,馬鈴薯淀粉經(jīng)次氯酸鈉氧化后,淀粉顆粒變小且更均勻,氧化淀粉膜具有更加均一致密的結(jié)構(gòu)。與原淀粉對比,氧化淀粉的粘度顯著降低,成膜性較好,拉伸強度提高到原淀粉膜的三倍,淀粉膜的阻隔性也得到了顯著的改善。環(huán)氧丙烷與木薯淀粉在堿性條件下反應(yīng)制備羥丙基淀粉,通過改變環(huán)氧丙烷的用量,得到了取代度不同的羥丙基淀粉。與木薯原淀粉對比,羥丙基淀粉的糊透明度及抗回生性有了顯著的改善,透明度達到60%,粘度保持在300-350 mPa.s之間。木薯淀粉經(jīng)過醚化后,淀粉膜的斷裂伸長率得到了顯著的改善,拉伸強度有一定程度的下降,因此淀粉膜的總體韌性相比原淀粉膜得到了提升。當取代度為0.17時,淀粉膜的韌性提高到原淀粉的1.5倍,大大改善了木薯原淀粉膜脆性大、柔韌性差的缺點。羥丙基淀粉膜也表現(xiàn)出更高的阻隔性,相對原淀粉具有更加均一致密的結(jié)構(gòu)。
【關(guān)鍵詞】：多孔炭材料 復合材料 改性淀粉 膜材料
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TS236.9;TB383.2
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 淀粉的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)12-14
• 1.1.1 淀粉的結(jié)構(gòu)12-13
• 1.1.2 淀粉的常見性質(zhì)13-14
• 1.2 淀粉基炭材料的研究進展14-19
• 1.2.1 多孔炭材料的應(yīng)用14-16
• 1.2.2 生物質(zhì)炭材料簡介16-17
• 1.2.3 淀粉基炭材料簡介17-19
• 1.3 淀粉基膜材料的研究進展19-22
• 1.3.1 影響淀粉膜性能的因素19-20
• 1.3.2 淀粉的改性20-22
• 1.4 本論文研究意義及內(nèi)容22-24
• 1.4.1 研究目的及意義22-23
• 1.4.2 研究主要內(nèi)容23-24
• 第二章 淀粉基炭材料的制備及性能測試24-34
• 2.1 引言24-25
• 2.2 實驗部分25-27
• 2.2.1 試劑與儀器25
• 2.2.2 淀粉基炭材料的制備25-26
• 2.2.3 淀粉基炭材料的性能表征26
• 2.2.4 亞甲基藍吸附性能26-27
• 2.2.5 離子交換性能(CEC)27
• 2.3 結(jié)果與討論27-32
• 2.3.1 炭材料的形貌分析27-28
• 2.3.2 炭材料的XRD分析28
• 2.3.3 炭材料的FTIR分析28-29
• 2.3.4 炭材料的比表面積分析29-30
• 2.3.5 亞甲基藍吸附分析30-31
• 2.3.6 硬水處理研究31-32
• 2.4 小結(jié)32-34
• 第三章 氧化淀粉的制備及其性能測試34-46
• 3.1 引言34
• 3.2 實驗部分34-38
• 3.2.1 試劑與儀器34-35
• 3.2.2 氧化淀粉的制備35
• 3.2.3 氧化淀粉膜的制備35-36
• 3.2.4 氧化淀粉羧基含量分析36
• 3.2.5 淀粉糊透明度分析36
• 3.2.6 淀粉膜力學性能分析36-37
• 3.2.7 淀粉膜平衡含水率的分析37
• 3.2.8 淀粉膜氧氣透過性分析37
• 3.2.9 淀粉膜水蒸氣透過性分析37-38
• 3.3 結(jié)果與討論38-44
• 3.3.1 反應(yīng)時間對氧化淀粉性質(zhì)的影響38-39
• 3.3.2 氧化劑用量對氧化淀粉性質(zhì)的影響39-41
• 3.3.3 反應(yīng)pH對氧化淀粉性質(zhì)的影響41-42
• 3.3.4 氧化淀粉與馬鈴薯原淀粉的性質(zhì)對比42-43
• 3.3.5 掃描電鏡及紅外光譜分析43-44
• 3.4 小結(jié)44-46
• 第四章 羥丙基淀粉的制備及其性能測試46-58
• 4.1 引言46
• 4.2 實驗部分46-49
• 4.2.1 試劑與儀器46-47
• 4.2.2 羥丙基淀粉的制備47-48
• 4.2.3 羥丙基淀粉膜的制備及淀粉糊粘度測定48
• 4.2.4 羥丙基淀粉醚化取代度分析48-49
• 4.2.5 淀粉糊透明度分析49
• 4.2.6 淀粉膜力學性能分析49
• 4.2.7 淀粉膜平衡含水率分析49
• 4.2.8 淀粉膜氧氣透過性分析49
• 4.2.9 淀粉膜水蒸氣透過性分析49
• 4.3 結(jié)果與討論49-56
• 4.3.1 羥丙基淀粉及淀粉膜形貌分析49-50
• 4.3.2 環(huán)氧丙烷用量與醚化取代度的關(guān)系50-52
• 4.3.3 50℃下淀粉糊粘度隨醚化取代度的變化52
• 4.3.4 600nm透光率隨醚化取代度的變化52-53
• 4.3.5 淀粉膜平衡含水率隨醚化取代度的變化53-54
• 4.3.6 淀粉膜的阻隔性隨醚化取代度的變化54-55
• 4.3.7 淀粉膜的力學性能隨醚化取代度的變化55-56
• 4.4 小結(jié)56-58
• 第五章 結(jié)論58-60
• 參考文獻60-66
• 致謝66-68
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文68-69
• 學位論文評閱及答辯情況表69

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