基于离子液体溶剂的壳聚糖膜的制备与力学性能研究

摘要

壳聚糖具有良好的成膜性、抑菌性，在医药领域应用广泛，因此对壳聚糖膜的制备研究受到了广大学者关注。鉴于离子液体的结构可设计性、难挥发、热稳定性好、溶解能力强等优点，本文将其水溶液作为溶解壳聚糖及丁基壳聚糖的优良溶剂，制备壳聚糖及丁基壳聚糖膜，并与常规体系的制膜工艺进行对比研究。研究发现，离子液体体系下制备的壳聚糖膜及丁基壳聚糖膜的力学性能、热稳定性均较常规体系有所改善，而且丁基壳聚糖膜更易被降解吸收，为壳聚糖及其衍生物在生物医用领域的应用奠定了理论基础。
　　本文设计并合成了一系列氨基酸类及咪唑类离子液体，考察了壳聚糖及丁基壳聚糖在上述水溶液中的溶解度，筛选出1-羧甲基-N-甲基咪唑氯盐([Acmim]Cl)、甘氨酸盐酸盐([Gly]Cl)分别用于溶解壳聚糖、丁基壳聚糖，并对再生的壳聚糖、丁基壳聚糖及原料进行分子量测定和表征。结果发现，在溶解过程中，壳聚糖与丁基壳聚糖发生不同程度的降解，但其主体结构保持不变，没有与离子液体发生反应。
　　在nAc常规体系和[Acmim]Cl离子液体体系下制备壳聚糖膜，并进行单因素实验得到的最佳工艺条件。实验测得，HAc体系壳聚糖膜的断裂强度为176.58MPa，伸长率为4.06％，初始模量为2.09 GPa;[Acmim]Cl离子液体体系壳聚糖膜的断裂强度为190.02MPa，伸长率为3.93％，初始模量为3.53 GPa。结果表明，离子液体体系壳聚糖膜力学性能优于HAc体系壳聚糖膜，膜表面较光滑，热稳定性较好，溶胀度较小，孔隙率较小，降解率较低。
　　在nAc常规体系和[Gly]Cl离子液体体系下制备丁基壳聚糖膜，并进行单因素实验得到的最佳工艺条件。实验测得，HAc体系丁基壳聚糖膜的断裂强度为152.24 MPa，伸长率为3.17％，初始模量为2.93 GPa;离子液体体系丁基壳聚糖膜的断裂强度为168.87MPa，伸长率为3.72％，初始模量为2.41 GPa。结果表明，离子液体体系丁基壳聚糖膜力学性能优于HAc体系丁基壳聚糖膜，膜表面较光滑，热稳定性较好，溶胀度较小，孔隙率较小，降解率较低。同时，丁基壳聚糖膜的力学性能略低于壳聚糖膜，易热分解，但其溶胀度、孔隙率以及降解率均高于壳聚糖膜。

目录

摘要

1 文献综述

1．1 生物医用高分子膜

1．1．1 人工合成医用高分子膜

1．1．2 天然医用高分子膜

1．2 壳聚糖溶剂体系的研究进展

1．2．1 传统溶剂体系

1．2．2 离子液体体系

1．3 课题的意义和研究内容

1．3．1 课题的意义

1．3．2 课题的研究内容

2 壳聚糖的溶解性能研究

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 实验试剂与仪器

2．2．2 丁基壳聚糖的制备

2．2．3 原料分析

2．2．4 离子液体的合成

2．2．5 壳聚糖溶解性能测试

2．3 结果与讨论

2．3．1 壳聚糖的溶解研究

2．3．2 丁基壳聚糖的溶解研究

2．4 本章小节

3 壳聚糖膜的制备与力学性能研究

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 实验试剂与仪器

3．2．2 壳聚糖膜的制备

3．2．3 壳聚糖膜力学性能的测定

3．2．4 壳聚糖膜物化特性的测定

3．2．5 壳聚糖膜表征分析方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 常规体系下壳聚糖膜的力学性能研究

3．3．2 离子液体体系下壳聚糖膜的力学性能研究

3．3．3 壳聚糖膜的表征分析

3．4 本章小节

4 丁基壳聚糖膜的制备与力学性能研究

4．1 前言

4．2 实验部分

4．2．1 实验试剂与仪器

4．2．2 丁基壳聚糖膜的制备

4．2．3 丁基壳聚糖膜力学性能的测定

4．2．4 丁基壳聚糖膜物化特性的测定

4．2．5 丁基壳聚糖膜表征分析方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 常规体系下丁基壳聚糖膜的力学性能研究

4．3．2 离子液体体系下丁基壳聚糖膜的力学性能研究

4．3．3 丁基壳聚糖膜的表征分析

4．4 本章小节

结论

参考文献

致谢

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