壳聚糖涂布淀粉基复合材料特性的研究

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温度的升高而减小，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。

目录

文摘

英文文摘

声明

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