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壳聚糖(CTS)是一种环境相容性好、可再生、资源丰富的天然多糖类生物大分子,具有优良的抑杀菌作用和成膜性,是理想的生物质材料之一,在食品保鲜及包装等方面具有良好的应用前景。但目前CTS膜材料存在物理机械性能不理想和成本高等问题。为了拓宽CTS在包装材料中的应用领域和价值,目前人们对CTS的改性主要针对的是如何提高CTS材料的机械性能、耐水性能以及阻隔性能上。无机增强材料如磷酸钙、碳酸钙、蒙脱土以及碳纳米管等虽然都具有良好的增强效果,但是与CTS的界面性能存在明显的差异,另外这类复合物作为包装材料在安全性上还有待研究。而目前较多CTS的物理改性,虽然在CTS材料单方面性能的改善上取得了效果,却忽略了CTS本身存在的优点如降解性、食品包装安全性等,甚至有些产生了负面的影响。因此,需要寻求一种更为全面、更有效率的组分或增强材料,以提高CTS材料的综合性能。菠萝叶纳米纤维素是一种来源广、强度高、密度小、成本低以及对环境无害的天然高分子材料。棒状菠萝叶纳米纤维素具有较大的长径比和完整的结晶结构,会产生一系列特殊的纳米效应,例如力学性能优异,热稳定性好,因此是CTS膜较好补强填料之一。本课题选取菠萝叶纳米纤维素作为增强材料,对CTS进行共混改性研究,考察菠萝叶纳米纤维素对CTS膜的机械性能、动态机械性能、溶胀性能、透光性能等的影响,探讨这类复合材料在绿色包装材料中的应用领域和价值。主要的研究内容和结果如下:(1)制备成的菠萝叶纳米纤维素采用多种方法进行表征。纳米粒度分析仪、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)分析显示:菠萝叶纤维的NCC的形状为棒状,长度为100-700nm,直径为10-50nm,长径比较大。傅里叶红外光谱(FT-IR)和X-射线衍射(XRD)分析表明:NCC依然保持了纤维素的基本化学组成,菠萝叶纳米纤维素的结晶度从57.8%增加到了82.7%。(2)通过热分析技术对脱胶的菠萝叶纤维及菠萝叶纳米纤维素的热稳定性能进行了研究。运用热重分析法对PALF纳米纤维素须热稳定性进行了研究。实验结果发现,脱胶后微米级PALF在氮气环境里的热降解为一步反应,而PALF的纳米纤维素在氮气中的热降解为二步反应。随着升温速率的增加,PALF及其纳米纤维素降解温度均增加;升温速率B对降解率Cp和Cf几乎无影响;PALF的热降解反应活化能E随降解率α的变化而变化,先升高而后降低。(3)菠萝叶纳米纤维素/壳聚糖复合膜(超声时间、超声功率)制备的单因素实验结果表明:超声时间为24min、超声功率为150w,制备出的复合膜的力学性能最大;在最优的制备条件下,甘油添加量为0.25g时,复合膜的力学性能和断裂伸长率达到最佳组合。(4)复合膜截面的(扫描电子显微镜) SEM图表明,菠萝叶纳米纤维素在壳聚糖(CTS)基体中分散性良好;通过傅里叶红外光谱(FT-IR)分析共混膜内分子基团的变化,表明复合膜中的静电力和氢键作用较强;通过XRD(X射线衍射)分析,加入NCC,使得CTS膜的结晶情况发生了变化。(5)通过机械性能测试,分析了复合膜在干态、湿态下,菠萝叶纳米纤维素对复合膜的拉伸强度及断裂伸长率的影响。加入纳米纤维素,使得增塑后的复合膜干态下和湿态下的拉伸强度分别由53.72Mpa增加到73.36Mpa和12.88Mpa增加到26.00Mpa;在干态下断裂伸长率有31.12%减小到12.7%,而湿态下却由15.36%增加到35.2%。(6)动态机械性能(DMA)测试数据分析可知,菠萝叶纳米纤维素的加入,对复合膜的储能模量产生显著增加,最高提高了87%左右,玻璃化温度也提高12℃左右;(7)溶胀性能测试结果发现,纳米纤维素的加入使得PALF纳米纤维素/CTS复合膜的溶胀性能明显减弱,复合膜的透光性能也随着PALF纳米纤维素的加入呈现下降趋势,但是都维持在较高的水平。复合膜的热稳定性及结晶度都随着菠PALF纳米纤维素的加入而显著提高。