纤维素/甲壳素共混膜的制备及应用

摘要

当今,石化资源日益减少,以及以此为原料的高分子材料是难降解的高分子,造成严重的资源短缺和环保问题,寻找和开发能够替代石化资源的材料已经成为高分子科学的研究领域之一。在自然界中,纤维素和甲壳素是年产量最大的两种天然高分子聚合物,因其具有生物可降解、生物相容性、无毒等优点,广泛应用于医疗、环保等领域。然而甲壳素和纤维素因其不溶于水、难溶于普通的有机溶剂等缺点限制其应用。纳米粒子因其具有较高的表面积,将其均匀的分散于基质中,能够与基质形成强烈的界面作用,从而提高材料力学性能。
　　本论文采用由甲壳素制备甲壳素纳米晶,然后与纤维素混合制备共混膜,把该共混膜用作渗透汽化膜,用于分离有机物和水的共混物。研究工作主要分为三个方面:(l)用盐酸降解甲壳素制备出结构稳定的甲壳素纳米晶,采用原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、红外光谱分析(FITR)和热失重分析(TGA)等表征方法对甲壳素纳米晶进行分析;(2)在7wt％NaOH和12wt%尿素水溶液的条件下,制备出甲壳素纳米晶和纤维素的共混膜,采用扫描电镜((SEM)、X-射线衍射(XRD)、热失重分析(TGA)、红外光谱分析(FITR)、力学性能测试以及吸水性能测试等表征方法对共混膜的结构、热稳定性、力学性能和吸水性能进行分析。(3)把含5%甲壳素纳米晶的纤维素共混膜用于有机物和水混合物分离,用卡尔费休法在水分测定仪测试水的含量。通过上述表征方法的研究,得出如下主要结论:
　　(l)盐酸降解甲壳素只是破坏了甲壳素分子中的氢键和断裂了糖苷键,并未改变分子的结晶区,得到了聚合度较低,结晶度较高的甲壳素纳米晶。
　　(2)甲壳素纳米晶均匀的分散于纤维素中,制备的共混膜力学性能明显强于纯纤维素膜,主要是因为纳米晶与纤维素之间形成了强烈的相互作用。
　　(3)5%甲壳素纳米晶与95%纤维素共混膜,能够提高有机物与水的共混物的分离性能。
　　总之,本论文研究了甲壳素纳米晶的制备,甲壳素纳米晶与纤维素共混膜的制备及应用于渗透汽化膜分离有机物和水,进一步拓宽了甲壳素的应用及天然高分子膜的应用,符合可持续发展的目标要求。

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第1章 前 言

1.1 纤维素的分子结构及溶剂体系

1.2 甲壳素的结构、性质及应用

1.3 渗透汽化技术

1.4 本论文研究目的及意义

参考文献

第2章 甲壳素纳米晶的制备及表征

2.1 引 言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 结 论

参考文献

第3章 纤维素/甲壳素纳米晶共混膜的制备、表征

3.1 引 言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 结 论

参考文献

第4章 共混膜在渗透汽化中的应用

4.1 引言

4.2 共混膜的渗透汽化实验

4.3 共混膜的渗透汽化性能测试

4.4 实验部分

4.5 实验结果与讨论

4.6结论

参考文献

结论与展望

致谢

在读期间公开发表论文(著)及科研情况