魔芋多糖纳米晶/天然高分子复合膜的结构与性能研究

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:airleon29
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
由于石油、煤炭等化石资源日益减少,同时以石油为原料的非降解性高分子材料废弃物造成的环境污染日益严重,因此高分子科学与技术面临新的挑战。研究与开发以天然高分子为原料的新材料已成为高分子科学的前沿领域之一。纳米尺度结构能与聚合物基质形成强烈的界面相互作用并限制聚合物链段的运动,将它们均匀分散于聚合物材料中是提高材料力学性能的有效途径。来源于化石资源的无机纳米粒子已成功应用于聚合物基纳米复合材料,与之相比,来源于植物或动物聚多糖的纳米粒子具有来源广泛、可生物降解、生物相容、可化学修饰等特点,因此基于纤维素、甲壳素、壳聚糖、淀粉等天然多糖的纳米粒子的制备及应用研究越来越引人注目。魔芋葡甘聚糖(Konjac Glucomannan,简称KGM)作为一种天然高分子,是我国特产资源。它们无毒无害,可生物降解。一般说来,KGM的分子量可达106数量级。KGM纳米晶是从天然KGM中提取的片层纳米结构,可用于增强改性制备出纳米复合材料。本课题就是利用壳聚糖、海藻酸钠和KGM纳米晶三种生物质,期望通过对纳米复合改性制备出高性能的材料。本论文的研究工作主要分为两个方面:(1)用酸降解和超声处理,从天然魔芋葡甘聚糖中提取出具有稳定结构的KGM纳米晶;通过透射电镜(TEM)、粒度及其分布测试、X-射线衍射(XRD)、红外光谱分析(FITR)等对KGM纳米晶的结构和粒径进行表征;在综合考虑KGM纳米晶尺寸、稳定性、及产率的结果基础上,提出制备KGM纳米晶的最佳路线。(2)将KGM纳米晶与壳聚糖和海藻酸钠进行复合制备纳米复合膜材料,通过扫描电镜((SEM)、X-射线衍射(XRD)、差示扫描量热分析(DSC)、热失重分析(TGA)、吸水性能测试、以及力学性能测试等手段对材料的结构、热稳定性、吸水性能和力学性能进行表征。通过上述纳米复合体系的结构和性能的研究,得到的主要结论如下:(1)通过H2SO4酸解能够得到KGM纳米晶,降解得到的KGM纳米晶仅仅是由于氢键高分子链以及糖苷键的断裂,得到的分子量较低结晶度较高的多糖和低聚糖,并未改变其结构。KGM纳米晶比原始KGM的结晶度大幅度增加,降解使无定形区大量水解保留其结晶结构。(2)将刚性的KGM纳米粒子复合到壳聚糖基质中,能增强、增韧的纳米壳聚糖复合膜,力学性能的提高主要是因为纳米簇均匀分散于基质中以及各种强烈的界面相互作用力。(3)把KGM纳米晶和海藻酸钠进行复合,成功的提高了海藻酸钠膜强度。同步增强的条件为KGM纳米晶的适当聚集并与海藻酸钠基质的强相互界面作用力。总的来说,首次通过H2SO4酸解得到KGM纳米晶,并通过KGM纳米晶成功增强甚至增韧了纳米复合材料,对制备工艺及性能进行了研究。纳米复合材料中主要存在三种作用力:纳米粒子间、纳米粒子与基质间以及内链段间的相互作用力。三种作用力相互制约,共同决定了材料的性能。本论文建立了一种全降解纳米复合材料,为纳米复合材料的发展提供了新思路。
其他文献
我国处于飞速发展时期,伴随着发展各类环境问题已然成为约束经济发展和危害人类健康的重要因素。土壤重金属污染因其独特的滞后性、难恢复性,已经成为大量学者的研究热点,主要由
本文主要阐述深部调驱在兴隆台采油厂已开展8年,取得了一定的增油效果.但是实施过程中遇到了诸多问题,在生产过程中需利用相关手段和措施加以解决,近年来取得了阶段性的进展.
创新型人才的培养对于我国未来的发展而言有着重要意义,教育部一再强调培养学生的创新思维,是实现21世纪教学模式改革的主要方针,是引导学生产生创新能力的核心内容.本文就高
油井射孔是油气田开采中最关键的步骤之一,其射孔精度直接关系着油气资源的开采效益.影响射孔精度的因素很多,从完井电测到最后的射孔作业,各个环节的计算和施工都有可能存在
对《孽子》一书及其英译本的相关副文本内容进行比较研究,全面解读译者和出版社在译介过程中的思路和策略,从而指出副文本对翻译研究的重要性,进而提出翻译过程中要多注意考
库切作为一位具有强烈社会责任感的作家,其作品中富有浓厚的社会责任感,特别是在其作品中所呈现的对生态的关注尤其突出.其作品《等待野蛮人》是现代生态文学中的代表,从自然
绿洲生态系统服务功能,是指绿洲各生态子系统相互作用的生态过程所形成的、维持人类生存的自然环境条件及其效用,并随着区域内所含有的生态系统的类型、面积、质量的变化而变化
石墨烯具有远远高于传统材料的力学性能和物理性能且二者完美统一,是一种理想的复合材料增强体,已得到国内外的广泛关注但存在石墨烯不易分散和界面反应严重的问题。为解决这
碳纤维/氰酸酯树脂复合材料具有高比强度、高比模量、优异的尺寸稳定性和良好的空间抗辐照性能,符合航空航天材料的发展趋势。到目前为止,国外对该种材料进行了广泛研究,并大
从中国画的发展来看,其走过了一个从状物到写意的转变过程。在这个过程中,中国画从笔墨到技法上发生了历史性的蜕变,其章法、材料、风格、主题也相继产生变化,这表明中国画经