壳聚糖涂布淀粉基复合材料特性的研究

论文摘要

本论文通过壳聚糖涂布木薯淀粉/纤维素基材的方法,制得了壳聚糖涂布淀粉基复合材料,并且研究了复合材料的力学性能、耐水性、抗菌性以及复合材料各组分的相容性,微观结构。实验结果表明:1.随着纤维素含量从0%增加至40%,木薯淀粉/纤维素基材的拉伸强度从2MPa增至12MPa,而断裂伸长率由130%下降至10%。甘油用量越大木薯淀粉/纤维素基材的拉伸强度越小,断裂伸长率越大。2.壳聚糖涂布能改善复合材料的力学性能。特别是纤维素含量低于20%时,未涂布复合材料的拉伸强度为1～3MPa,涂布后复合材料的拉伸强度增至5～7MPa。涂布浓度为2%的壳聚糖溶液比涂布浓度为1%、3%的壳聚糖溶液对复合材料力学性能提升较好。3.水分对涂布复合材料力学性能的影响很明显,随着水分挥发,涂布复合材料的拉伸强度由1MPa增至10MPa,涂布复合材料的断裂伸长率则是先由22%增大至35%后减小至5%。4.未涂布复合材料的耐水性很差,在40℃水中浸泡10min其拉伸强度、断裂伸长率保留率分别只有4%、19.7%,一次涂布后可以分别达到16.7%～30.5%、63.5%～70.3%,二次涂布后可分别达到22.9%～46.4%、82.3%～88.2%。复合材料在50℃的水中浸泡比在40℃水中浸泡,力学性能损失较快。5.无论复合材料是否涂布,其拉伸强度随着相对湿度的升高而减小,环境相对湿度从36%增至89%时,未涂布复合材料的拉伸强度由4.5MPa减小至1MPa,涂布后的复合材料由7MPa减小至2MPa。复合材料的断裂伸长率则是先增大后减小,在相对湿度为69%时达到最大值。6.用浓度分别为1%、2%、3%的壳聚糖溶液涂布一次后,只有涂布壳聚糖浓度为3%的试样才具有抗菌性。二次涂布后,复合材料都具有明显的抗菌性,其抑制性由强到弱的顺序为:金黄色葡萄球菌＞大肠杆菌＞枯草杆菌＞青霉菌。二次涂布浓度分别为3%、2%、1%的壳聚糖溶液的试样的抗菌率,24h时分别为90%、55%、45%。复合材料的涂层遭机械划破后,材料的抗菌性变差,甚至失去抗菌性。7.复合材料的扫描电子显微镜照片说明:木薯淀粉成为均一的连续相。涂布使原来多孔、多缺陷的未涂布复合材料表面得到了很好的修饰。复合材料的红外光谱图谱和X-射线衍射图谱,都说明复合材料的基材和涂布层能相互作用,且两组分相容性良好。8.附着力试验表明:复合材料涂层能很好的附着于基材上,二次涂布浓度为2%壳聚糖溶液的试样的附着力最好。在99.4℃的高温蒸汽中放置1个小时,涂层仍能很好的附着于基材上,浓度为3%壳聚糖溶液形成的涂层能较好的阻止复合材料吸湿水分。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 淀粉基复合材料的研究现状
• 1.2.1 淀粉的分子结构与性质
• 1.2.2 淀粉的塑化
• 1.2.3 壳聚糖的分子结构和性质
• 1.2.4 淀粉基多糖复合材料共混改性的研究进展
• 1.3 淀粉基复合材料的应用及其存在的问题
• 1.3.1 淀粉基复合材料的应用
• 1.3.2 淀粉基复合材料存在的问题
• 1.4 课题研究的目的和意义
• 1.4.1 本课题研究的目的
• 1.4.2 本课题研究的意义
• 第二章 壳聚糖涂布淀粉基复合材料力学性能的研究
• 2.1 试验部分
• 2.1.1 试验药品
• 2.1.2 试验设备
• 2.1.3 试验方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 木薯淀粉和纤维素的不同比例对复合材料基材力学性能的影响
• 2.2.2 一次涂布处理对复合材料力学性能的影响
• 2.2.3 二次涂布处理对复合材料力学性能的影响
• 2.2.4 淀粉基复合材料湿态力学性能的研究
• 2.2.5 不同湿度环境下复合材料力学性能的研究
• 2.2.6 烘干处理时间对复合材料力学性能的影响
• 2.3 本章小结
• 第三章 壳聚糖涂布复合材料抗菌性的研究
• 3.1 试验部分
• 3.1.1 试验药品及设备
• 3.1.2 试验方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 不同涂布液对复合材料抑菌圈大小的影响
• 3.2.2 复合材料表面遭应力破坏后抗菌性的研究
• 3.2.3 震荡烧瓶试验
• 3.3 本章小结
• 第四章 壳聚糖涂布淀粉基复合材料的表征
• 4.1 试验部分
• 4.1.1 试验药品与仪器
• 4.1.2 试验方法
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 复合材料的扫描电镜分析
• 4.2.2 复合材料的红外光谱分析
• 4.2.3 复合材料XRD分析
• 4.2.4 复合材料附着力的分析
• 4.2.5 复合材料湿热试验分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 有待深入的研究工作
• 5.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位论文期间发表的主要论文