论文题目: 明胶/蒙脱土复合材料中相互作用官能团的研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 材料学
作者: 徐书伟
导师: 郑俊萍
关键词: 明胶,蒙脱土,月桂酸钠,相互作用,官能团
文献来源: 天津大学
发表年度: 2005
论文摘要: 明胶作为一种天然两性聚电解质,其分子链上带有大量正负电荷;而蒙脱土(MMT)是一种天然层状硅酸盐,片层上的电荷分布也十分复杂,这些决定了明胶和MMT具有特殊的插层复合过程。在酸性环境中,明胶与MMT的插层可以解释为带有大量正电荷的明胶分子通过与MMT层间阳离子的离子交换,明胶和MMT之间存在静电作用。在碱性环境中,明胶同样可以和MMT形成插层复合物,这时带有大量负电荷的明胶分子必然和MMT之间存在某种相互作用。论文围绕这种相互作用展开研究,并通过实验确定相互作用的官能团。本文利用小分子探针月桂酸钠,模拟羧基官能团与蒙脱土的相互作用。通过X射线衍射、红外光谱、热分析和13C固态核磁共振等手段确定了羧基负离子与MMT之间存在相互作用。通过对不同pH值明胶/蒙脱土复合材料的溶胀性能和复合物的热分析发现,明胶分子上羧基负离子和MMT之间的相互作用要强于明胶和MMT之间的静电作用。在相同明胶/MMT配比的情况下,对比不同pH值环境中制备的明胶/MMT插层复合材料的力学性能,结果表明碱性环境中制备的复合材料具有更好的力学性能,体现了明胶分子链上羧基负离子与MMT之间的相互作用。改性明胶由于分子链上羧基数量的减少,导致其复合材料的力学性能不如未改性明胶/MMT复合材料,也是这种相互作用的体现。为了确定MMT上的相互作用位点,实验将MMT进行了热处理改性,制备了脱羟基MMT。通过对比月桂酸钠/热处理改性MMT和月桂酸钠/原始MMT复合物的XRD谱图,发现后者的月桂酸钠衍射峰要明显强于前者。明胶/热处理改性MMT复合材料的力学性能比明胶/原始MMT复合材料的差很多,并且脱除羟基的MMT在复合材料中发生了聚集现象。这些都证明羟基就是MMT上的相互作用位点。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 明胶
1.2.1 明胶的组成与结构
1.2.1.1 明胶的化学组成
1.2.1.2 明胶蛋白肽链的构象
1.2.2 明胶的主要性质
1.2.2.1 两性聚电解质特性
1.2.2.2 溶液性质
1.2.2.3 机械性能
1.2.2.4 化学反应性质和交联
1.2.2.5 溶胀
1.2.2.6 变性
1.2.2.7 改性
1.2.2.8 生物相容性和降解性
1.3 蒙脱土
1.3.1 MMT 的化学组成及结构特点
1.3.2 MMT 的层间电荷
1.3.3 MMT 的层间水合与溶胀行为
1.3.4 分散介质pH 值对 MMT 的影响
1.3.5 MMT 的热分析
1.3.6 粘土与有机化合物间的化学反应
1.4 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料
1.4.1 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的制备方法
1.4.2 PLS 纳米复合材料形态分类
1.4.3 PLS 纳米复合材料的物理力学性能
1.5 本论文的目的与意义
第二章 羧基官能团与蒙脱土片层间的相互作用
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 主要原料
2.2.2 实验方法
2.2.2.1 月桂酸钠溶液的配制
2.2.2.2 重结晶月桂酸钠的制备
2.2.2.3 MMT 悬浮液配制
2.2.2.4 不同pH 值的月桂酸钠/MMT 复合物的制备
2.2.2.5 明胶水溶液的配制
2.2.2.6 明胶/MMT 插层复合物制备
2.2.3 试样的表征与测试
2.2.3.1 X 射线衍射（XRD）分析
2.2.3.2 红外光谱（FT-IR）分析
2.2.3.3 TG 热分析
2.2.3.4 固态核磁共振（13C CP/MAS/DD NMR）分析
2.2.3.5 溶胀性能的测定
2.3 结果与讨论
2.3.1 羧基负离子与 MMT 的相互作用
2.3.1.1 不同pH 值月桂酸钠/MMT 复合物 XRD 分析
2.3.1.2 月桂酸钠/MMT 复合物 TG 分析
2.3.1.3 月桂酸钠/MMT 复合物 FT-IR 分析
2.3.1.4 月桂酸钠/MMT 复合物13C CP/MAS/DD NMR 分析
2.3.2 不同pH 值明胶/MMT 复合材料特性分析
2.3.2.1 不同pH 明胶/MMT 插层复合材料溶胀性能分析
2.3.2.2 不同pH 明胶/MMT 插层复合材料的 TG 分析
2.4 本章结论
第三章 从复合材料力学性能角度分析明胶与蒙脱土间相互作用
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 主要原料
3.2.2 实验方法
3.2.2.1 明胶溶液配制
3.2.2.2 MMT 悬浮液配制
3.2.2.3 交联明胶膜的制备
3.2.2.4 不同pH 值明胶薄膜制备
3.2.2.5 明胶改性
3.2.2.6 不同明胶/MMT 配比的插层复合材料制备
3.2.2.7 不同pH 值的插层复合材料制备
3.2.2.8 改性明胶/MMT 插层复合材料制备
3.2.2.9 插层交联材料的制备
3.2.3 试样的表征与测试
3.2.3.1 X 射线衍射（XRD）分析
3.2.3.2 力学性能测试
3.2.3.3 扫描电子显微镜（SEM）观察
3.2.3.4 红外光谱（FT-IR）分析
3.3 结果与讨论
3.3.1 改进明胶材料力学性能手段的比较
3.3.1.1 交联明胶的力学性能
3.3.1.2 复合材料的微观结构与力学性能
3.3.1.3 交联复合材料的微观结构与力学性能
3.3.1.4 交联与复合对改善明胶力学性能的比较
3.3.1.5 复合材料制备手段小结
3.3.2 不同明胶/MMT 配比复合材料的研究
3.3.2.1 不同反应物配比复合材料的微观结构
3.3.2.2 不同反应物配比复合材料的力学性能
3.3.3 不同pH 值明胶/MMT 复合材料的研究
3.3.3.1 不同pH 值明胶的力学性能
3.3.3.2 不同pH 值明胶/MMT 插层复合材料的微观结构
3.3.3.3 不同pH 值复合材料的力学性能
3.3.4 改性明胶/MMT 复合材料的研究
3.3.4.1 改性明胶/MMT 复合材料的微观结构
3.3.4.2 改性明胶/MMT 复合材料的力学性能
3.4 本章结论
第四章 蒙脱土片层上的相互作用位点的研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 主要原料
4.2.2 实验方法
4.2.3 试样的表征与测试
4.2.3.1 TG，DTA 热分析
4.2.3.2 红外光谱（FT-IR）分析
4.2.3.3 X 射线衍射（XRD）分析
4.2.3.4 力学性能测试
4.2.3.5 扫描电子显微镜（SEM）观察
4.3 结果与讨论
4.3.1 羧基负离子与热处理改性MMT 的相互作用
4.3.1.1 原始MMT 的TG&DTA 分析
4.3.1.2 热处理改性MMT 的FT-IR 光谱分析
4.3.1.3 热处理改性MMT 的XRD 分析
4.3.1.4 月桂酸钠与热处理改性MMT 的相互作用分析
4.3.2 明胶/热处理改性MMT 复合材料的特性分析
4.3.2.1 明胶/热处理改性MMT 复合材料的微观结构
4.3.2.2 明胶/热处理改性MMT 复合材料的力学性能
4.3.2.3 明胶/热处理改性MMT 复合材料中MMT 的分散状态
4.4 本章结论
全文主要结论
参考文献
攻读硕士期间完成的论文及参与的科研项目
致谢
发布时间: 2007-04-17
参考文献
- [1].明胶—蒙脱土的插层及其相互作用研究[D]. 张红磊.天津大学2004
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