壳聚糖膜的制备及其表面浸润性研究

论文摘要

浸润性是固体表面的重要特征，通常用接触角（CA）来衡量。超疏水（接触角大于150°）和超亲水（接触角小于10°）表面具有自清洁性，得到了人们的广泛关注，构建超疏水（超亲水）的纳米界面材料在基础科学和应用领域都具有重要的意义。本论文成功构建了具有空气中超亲水，同时在水下具有超疏油的壳聚糖表面，并且研究了表面结构和化学组成对其表面浸润性产生的影响。主要内容包括：采用简单的流延法，制备了具有微纳米结构的壳聚糖膜。研究发现：壳聚糖浓度与粘度成正比，粘度与时间成反比，所以制膜液在脱泡后要马上使用；壳聚糖浓度过低制备的膜很脆且不易剥离，而浓度过高只能形成坚硬的小块，使用浓度为2%~8%之间的比较适宜；冰醋酸浓度为2%时，成膜厚度适中且易脱膜；制好的膜分别采用烘箱烘干、自然风干和红外干燥，在电镜下发现只有烘箱烘干能较好的保持壳聚糖膜的表面结构。用电镜观察了不同条件下制备的壳聚糖膜，结果表明，分子量对膜的表面形貌有很大影响，低分子量的膜表面布满了小颗粒，高分子量的膜表面是由平缓的长条和零散的团聚共同组成。预蒸发温度对膜表面形貌无显著影响；在接触角测量中发现，壳聚糖膜在空气中对水滴均表现为亲水，接触角值在0°~41.08°；壳聚糖膜在空气中对油滴均表现为亲油，接触角值在20.63°~48°；壳聚糖膜在水中对油滴均表现为疏油，接触角值在134.18°~154.75°。膜经碱液处理后，接触角会发生变化，增大亲水（疏油）性物质的粗糙程度可以增强其亲水（疏油）性能，达到超亲水（疏油）状态，膜可以实现自清洁。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 壳聚糖概述
• 1.1.1 壳聚糖的研究进展
• 1.1.2 壳聚糖膜的研究进展
• 1.2 固体表面浸润性概述
• 1.2.1 接触角
• 1.2.2 特殊浸润性表面
• 1.2.2.1 自然界中的特殊浸润性表面
• 1.2.2.2 人工制备的特殊浸润性表面
• 1.3 本研究的目的和意义
• 1.4 本研究的主要内容
• 第二章 壳聚糖膜的制备与结构表征
• 2.1 壳聚糖膜的制备
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 制备
• 2.1.3.1 影响壳聚糖制膜液性状的因素
• 2.1.3.2 冰醋酸的浓度对成膜性状的影响
• 2.1.3.3 壳聚糖的浓度对成膜性状的影响
• 2.1.3.4 制备方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 表征方法
• 2.2.2 壳聚糖膜的形貌分析
• 2.2.2.1 脱泡对膜表面形貌的影响
• 2.2.2.2 涂膜量对膜表面形貌的影响
• 2.2.2.3 干燥方式对膜表面形貌的影响
• 2.2.2.4 干燥时间对膜表面形貌的影响
• 2.2.2.5 干燥温度对膜表面形貌的影响
• 2.2.2.6 NaOH 的浓度对膜表面形貌的影响
• 2.2.2.7 壳聚糖的分子量对膜表面形貌的影响
• 2.2.2.8 壳聚糖溶液的浓度对膜表面形貌的影响
• 2.2.3 壳聚糖膜的红外光谱分析
• 2.2.3.1 壳聚糖膜未经碱液处理的 IR 图谱
• 2.2.3.2 壳聚糖膜经碱液与未经碱液处理的 IR 图谱对比
• 2.2.4 壳聚糖膜 XRD 晶体衍射图谱分析
• 2.2.4.1 壳聚糖膜的 XRD 图
• 2.2.4.2 壳聚糖膜经碱液处理前后的 XRD 图谱对比
• 2.3 本章小结
• 第三章 壳聚糖膜浸润性能的研究
• 3.1 壳聚糖膜的浸润性的测量
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 干燥温度对壳聚糖膜表面浸润性的影响
• 3.2.2 NaOH 的浓度对膜表面浸润性的影响
• 3.2.3 壳聚糖的分子量对膜的浸润性的影响
• 3.2.4 壳聚糖溶液的浓度对膜的浸润性的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录