【摘 要】
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纤维素和淀粉作为来源广泛的生物质材料,在许多领域得到了广泛的关注。淀粉基材料的力学性能和阻水性较差,是限制其应用的重要因素。纳米纤维素(CNF)具有力学性能优良、质量轻、可生物降解等特点,可用来弥补淀粉材料力学性能的不足;但CNF的疏水性能较差,通过乙酰化改性能够提高CNF的疏水性,进而改善淀粉-CNF复合材料的应用性能。本论文将乙酰化纳米纤维素(ACNF)作为淀粉膜的增强相,制备具有良好力学性能
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纤维素和淀粉作为来源广泛的生物质材料,在许多领域得到了广泛的关注。淀粉基材料的力学性能和阻水性较差,是限制其应用的重要因素。纳米纤维素(CNF)具有力学性能优良、质量轻、可生物降解等特点,可用来弥补淀粉材料力学性能的不足;但CNF的疏水性能较差,通过乙酰化改性能够提高CNF的疏水性,进而改善淀粉-CNF复合材料的应用性能。本论文将乙酰化纳米纤维素(ACNF)作为淀粉膜的增强相,制备具有良好力学性能和疏水性能的ACNF淀粉膜。同时,在ACNF淀粉膜中引入抗菌肽——乳酸链球菌素(Nisin),制备生物质抗菌膜,为生物质基可降解材料在食品方面的应用提供理论和实践参考。主要研究方法、内容和结果如下:(1)通过化学纯化、盘磨均质的方法制备了纤维素含量为90.10%的CNF(长度20μm,直径15 nm)。通过非均相和均相体系分别制得具有不同取代度的ACNF,研究了两种体系和乙酸酐用量对CNF取代度的影响。研究表明,在非均相体系中,取代度随着乙酸酐用量的增加呈非线性增加趋势,最大热降解温度和结晶度随着取代度的升高而降低,ACNF具有纤维素Ⅰ型结构,结晶度较高。在均相体系中,取代度随乙酸酐用量的增加呈线性增加趋势,取代度的变化对最大热降解温度的影响不大,但制备的ACNF晶型由纤维素Ⅰ型转变成纤维素Ⅱ型,结晶度降低。(2)选择具有较高结晶度的非均相改性ACNF为增强相,研究ACNF取代度对淀粉膜性能的影响。在淀粉膜中引入ACNF显著提高了复合膜的疏水性能、力学性能、热稳定性,但复合膜的透光性有所降低。提高ACNF取代度有助于提升复合膜的疏水性。该研究发现利用低取代度的ACNF2(DS=0.27)制备的淀粉复合膜力学性能、阻水性和透光性最佳。(3)在ACNF2淀粉膜中分别加入0%Nisin、5%Nisin、10%Nisin、15%Nisin,研究复合抗菌膜的应用性能。随着复合膜中Nisin含量的增加,复合膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌效果逐渐增强,且复合膜对金黄色葡萄球菌的抑菌效果相对更佳。复合抗菌膜的拉伸强度、热稳定性和透光性随着Nisin含量的增加而降低,而断裂伸长率和水蒸气阻隔性有所提高。
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