本文關鍵詞：再生纖維素基復合膜的制備與性能研究

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【摘要】：纖維素作為自然界中儲量最為豐富的天然高分子化合物,具有可再生、可生物降解、生物相容性好等優(yōu)點,然而纖維素溶解再生后制得的再生纖維素膜在性能方面還存在一定的缺陷,因此,研究和開發(fā)具有優(yōu)良特性的新型再生纖維素基復合膜勢在必行。本論文用NaOH/尿素/水為溶劑溶解棉短絨,通過三種不同的方法,原位沉淀、溶液共混和溶液浸入來制備再生纖維素-碳酸鈣、聚乙烯醇復合膜,通過一系列表征手段,掃描電子顯微鏡,透光率測試,熱重分析,傅里葉變換紅外光譜分析,X射線衍射分析,機械性能測試,透氣性測試等對復合膜的結構及性能進行研究。研究結果表明,制備而來的復合材料在熱穩(wěn)定性,機械性能,氣體阻隔性能等方面較再生纖維素膜有所改善和提升。論文主要分為以下三個部分:(1)利用再生纖維素膜為模板,采用原位沉淀的方法制備再生纖維素-碳酸鈣復合膜,接著對復合膜的性能進行表征,掃描電鏡和X射線衍射分析結果表明,碳酸鈣粒子能夠在復合膜中成功生成,傅里葉紅外光譜分析表明再生纖維素與碳酸鈣之間存在著作用力極強的氫鍵,熱重分析和機械性能分析結果顯示,當CaCl_2和Na_2CO_3溶液濃度小于0.8M時,復合膜的熱穩(wěn)定性和機械性能隨著溶液濃度的增大而增強,0.8M時達到最優(yōu),高于0.8M復合膜的性能則會變差,這可能是由于大量的碳酸鈣在復合膜中發(fā)生了團聚。由此可以看出,0.8M是本實驗條件下的最優(yōu)濃度,此時,復合膜的綜合性能達到最佳。原位沉淀法簡單易行,為纖維素復合材料的制備提供了一種很好的途徑。(2)將相同濃度的纖維素溶液和聚乙烯醇溶液進行共混,然后用流延成膜法制得再生纖維素-聚乙烯醇復合膜。傅里葉變換紅外光譜分析和X射線衍射分析結果表明,再生纖維素和聚乙烯醇之間只是發(fā)生了簡單的物理共混,兩者之間形成的氫鍵作用力破壞了再生纖維素的結晶化,導致其結晶度下降。熱穩(wěn)定性能分析表明,一定量聚乙烯醇的加入可以改善再生纖維素膜的熱穩(wěn)定性,從復合膜的機械性能分析可知,當復合膜中纖維素與聚乙烯醇質量比為92:8時,復合膜的拉伸強度以及楊氏模量均達到實驗的最優(yōu)值,綜合力學性能得到改善,此時,復合膜的氧氣透過系數(shù)也達到最小值。由此可以說明,一定濃度范圍內添加聚乙烯醇可以改善再生纖維素膜的熱穩(wěn)定性,機械強度以及氧氣阻隔性能。(3)將制得的再生纖維素膜浸泡到聚乙烯醇溶液中,制備出再生纖維素-聚乙烯醇復合膜。透光率分析表明該復合膜具有優(yōu)異的光學透明性,傅里葉紅外光譜和X射線衍射分析表明,再生纖維素和聚乙烯醇之間存在相互作用的氫鍵,同時,通過機械性能和氧氣阻隔性能分析結果也可以看出,當聚乙烯醇溶液濃度為5%時,復合膜的拉伸強度和斷裂伸長率以及氧氣阻隔性能均得到顯著提升,其中,拉伸強度和斷裂伸長率分別比再生纖維素膜的提升了27.94%和23.98%,透氣系數(shù)較再生纖維素降低了72%。該實驗結果預示著這種具有高透明度,良好機械特性和氧氣阻隔性能的復合膜在作為食品包裝膜等包裝材料方面具有巨大的潛能。
【關鍵詞】：再生纖維素膜 碳酸鈣 聚乙烯醇 機械性能 氧氣透氣系數(shù)
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.2
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-26
• 1.1 研究背景12
• 1.2 纖維素簡介12-14
• 1.3 纖維素溶劑研究現(xiàn)狀14-18
• 1.3.1 黏膠法14
• 1.3.2 銅氨溶液14-15
• 1.3.3 N-甲基嗎啉-N-氧化物/水（NMMO/H_2O）溶劑體系15
• 1.3.4 氯化鋰/N,N-二甲基乙酰胺（LiCl/DMAc）溶劑體系15-16
• 1.3.5 多聚甲醛/二甲基亞砜（PF/DMSO）溶劑體系16
• 1.3.6 離子液體16-17
• 1.3.7 高濃度無機鹽溶液體系17
• 1.3.8 堿/尿素或硫脲/水溶劑體系17-18
• 1.4 碳酸鈣和聚乙烯醇的性能和應用18-20
• 1.4.1 碳酸鈣的性能與應用18-19
• 1.4.2 聚乙烯醇的性能與應用19-20
• 1.5 再生纖維素膜及復合膜的國內外研究進展20-24
• 1.5.1 再生纖維素膜20-21
• 1.5.2 再生纖維素復合膜21-24
• 1.6 本論文研究的目的、意義及內容24-25
• 1.7 本論文主要創(chuàng)新點25
• 1.8 研究路線25-26
• 第二章 原位沉淀法制備再生纖維素-CaCO_3復合膜及其性能表征26-42
• 2.1 引言26-27
• 2.2 材料與方法27-29
• 2.2.1 主要試劑27
• 2.2.2 實驗儀器與設備27-28
• 2.2.3 實驗步驟28-29
• 2.3 表征29-31
• 2.3.1 掃描電鏡（SEM）測試29
• 2.3.2 透光率測試29
• 2.3.3 熱重分析29-30
• 2.3.4 傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）測試30
• 2.3.5 X射線衍射（XRD）測試30
• 2.3.6 機械性能測試30-31
• 2.4 結果與討論31-39
• 2.4.1 掃描電鏡測試31-33
• 2.4.2 透光性測試33-34
• 2.4.3 熱穩(wěn)定性測試34-35
• 2.4.4 紅外光譜測試35-36
• 2.4.5 X射線衍射測試36-38
• 2.4.6 機械性能測試38-39
• 2.5 本章小結39-42
• 第三章 溶液共混法制備再生纖維素-PVA復合膜及其性能表征42-54
• 3.1 前言42
• 3.2 材料與方法42-45
• 3.2.1 主要試劑42-43
• 3.2.2 實驗儀器與設備43-44
• 3.2.3 實驗步驟44-45
• 3.3 測試與表征45-46
• 3.3.1 X射線衍射測試45
• 3.3.2 透氣性測試45-46
• 3.4 結果與討論46-52
• 3.4.1 掃描電鏡測試46-47
• 3.4.2 透光性測試47-48
• 3.4.3 熱穩(wěn)定性測試48-49
• 3.4.4 紅外光譜測試49-50
• 3.4.5 X射線衍射測試50
• 3.4.6 機械性能測試50-52
• 3.4.7 透氣性測試52
• 3.5 本章小結52-54
• 第四章 溶液浸入法制備再生纖維素-PVA復合膜及其性能表征54-66
• 4.1 前言54-55
• 4.2 材料與方法55-56
• 4.2.1 主要試劑55
• 4.2.2 實驗儀器與設備55
• 4.2.3 實驗步驟55-56
• 4.3 測試與表征56
• 4.4 結果與討論56-63
• 4.4.1 掃描電鏡測試56-57
• 4.4.2 透光性測試57-58
• 4.4.3 熱穩(wěn)定性測試58-59
• 4.4.4 紅外光譜測試59-60
• 4.4.5 X射線衍射測試60-61
• 4.4.6 機械性能測試61-62
• 4.4.7 透氣性測試62-63
• 4.5 三種不同復合膜性能比較63-64
• 4.6 三種復合膜與實際應用的包裝膜性能比較64
• 4.7 本章小結64-66
• 第五章 結論與展望66-68
• 5.1 結論66-67
• 5.2 展望67-68
• 參考文獻68-75
• 致謝75-76
• 在學期間發(fā)表的學術論文76

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