葡萄糖酸改性碱性白土制备及在复合薄膜研究中的应用

摘要

活性白土具有比表面积大，吸附、脱色能力强，活性度高等优点，广泛应用于油脂脱色、吸附剂、催化剂等领域，但是我国活性白土开发较晚，深加工产品少，因此为了拓宽其应用前景，有必要加强活性白土深加工产品的探索。碱性白土是本课题组新开发的一种具有阴离子交换性能的膨润土，它是氢氧化钙与活性白土表面的活性中心发生反应，负载在活性白土表面制得的。与课题组之前研发的碱性钙基膨润土相比，它采用湿法工艺，具有生产工艺简单，生产周期短，产品产量高，成本低等优点。而且碱性白土的负载层数是可控的，可适用于需要不同碱容量的应用领域。由于碱性白土表面及层间存在大量的氢氧根，因此能够与多种有机酸发生反应制备有机膨润土，大大扩展了有机土的种类和应用范围。葡萄糖酸是一种多羟基的有机酸，用它来改性碱性白土可以得到与水、多羟基高分子材料有良好亲和性的有机膨润土。
　　 由于负载多层氢氧化钙的碱性白土稳定性差，因此本文采用葡萄糖酸与反应负载一层氢氧化钙即负载量为1.77 mmol·g-1的碱性白土反应制备了葡萄糖白土。探讨了葡萄糖白土的制备及机理，得到了制备葡萄糖白土的最优工艺条件。葡萄糖白土是葡萄糖酸分子与碱性白土表面及层间的氢氧化钙发生剧烈的酸碱中和反应，放出的热量使得膨润土层发生剥离，它保持了蒙脱石的层状结构，增加了羟基的数量，层片达到了纳米级尺度，葡萄糖白土可以在亲水性的天然或合成高分子材料中实现很好的分散。
　　 将葡萄糖白土应用到淀粉/PVA薄膜的改性中，通过单因素实验制备了一种新型的性能优良的淀粉/PVA/葡萄糖白土薄膜材料，并利用红外光谱、扫描电镜和X-射线衍射等对新材料进行表征。通过实验，获得制备薄膜的最佳工艺条件是：淀粉与PVA的干基质量比例为6:4、增塑剂甘油用量为体系总质量的1.5%、甲醛为体系总质量的2%、葡萄糖白土为淀粉与PVA干基量的2%。对薄膜的力学性能、耐水性、透光率等性能进行测试，结果表明都有不同程度的提升，为淀粉可降解材料的探索研究提供了参考。而产品薄膜的结构表征分析则证实葡萄糖白土能够很好地分散在淀粉/PVA复合胶液中，并通过氢键与淀粉和PVA的分子发生缔合，分子间相互交联成网状，因此薄膜的性能得到增强。

目录

文摘

英文文摘

符号说明

第一章 绪论

1.1 研究的目的和意义

1.2 研究内容

1.3 本研究实验的创新点

第二章 文献综述

2.1 有机膨润土概述

2.1.1 有机膨润土的制备方法

2.1.2 有机膨润土应用研究

2.1.3 有机膨润土研究现状

2.2 碱性钙基膨润土简介

2.2.1 碱性钙基膨润土的制备

2.2.2 碱性钙基膨润土制备有机膨润土研究及应用

2.3 碱性白土制备及应用概述

2.3.1 碱性白土的制备

2.3.2 碱性白土的应用

2.3 淀粉概述

2.3.1 淀粉的结构和性能

2.3.2 淀粉的改性研究

2.3.3 木薯淀粉简介

2.4 聚乙烯醇性质简介

2.5 淀粉/PVA可降解塑料研究进展

2.5.1 淀粉/PVA可降解塑料研究现状

第三章 葡萄糖白土的制备及表征

3.1 实验原理

3.2 实验材料与仪器设备

3.2.1 碱性白土的制备

3.2.2 碱性白土负载量的测定

3.2.3 主要试剂与设备

3.3 实验方法

3.3.1 葡萄糖白土的制备

3.3.2 葡萄糖白土有机含量的测定

3.3.3 扩大试验

3.3.4 葡萄糖白土应用于PVA薄膜

3.4 结构与性能表征

3.4.1 差示扫描量热分析

3.4.2 差热/热重分析

3.4.3 红外光谱分析

3.4.4 扫描电镜及透射电镜分析

3.4.5 X-射线衍射

3.5 结果与讨论

3.5.1 葡萄糖白土制备条件的优选

3.5.2 扩大试验研究

3.5.3 葡萄糖白土在PVA薄膜中的应用

3.5.4 结构表征

3.6 本章小结

第四章 淀粉/PVA/葡萄糖白土复合薄膜的制备工艺

4.1 实验材料与仪器设备

4.2 试验方法

4.2.1 淀粉/PVA/葡萄糖白土复合薄膜制备的探索性试验

4.2.2 检测方法

4.3 结构表征

4.3.1 红外测试分析

4.3.2 X-射线衍射分析

4.3.3 扫描电镜分析

4.4 结果与讨论

4.4.1 淀粉/PVA/葡萄糖白土复合薄膜的制备

4.4.2 淀粉/葡萄糖白土复合薄膜的结构表征

4.5 本章小结

第五章 葡萄糖白土剥离机理探索

5.1 实验原理

5.2 实验材料与方法

5.2.1 实验材料与设备

5.2 实验过程与方法

5.2.1 葡萄糖白土中碱式葡萄糖酸钙含量测试实验

5.2.2 Ca2+溶出量测定实验

5.2.3 碱式葡萄糖酸钙含量的计算

5.2.4 Ca2+溶出量的计算

5.4 结果与讨论

5.4.1 DSC测定碱式葡萄糖酸钙含量

5.4.2 Ca2+溶出量

5.4.3 SEM表征分析

5.5 葡萄糖白土制备机理探讨

5.6 小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

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