琼脂/PVA、壳聚糖/PVA复合膜的制备及研究

摘要

聚乙烯醇（PVA）是一种水溶性的的高分子聚合物，无毒、无味、无污染，有着优良的生物降解性能，在很多领域如纤维加工、涂料、医学、食品、农业、包装、造纸等领域都有着广泛应用。聚乙烯醇有较好的水溶性、良好的化学稳定性、抗溶剂性、热稳定性等。 由于聚乙烯醇分子中含有大量羟基，所以往往聚乙烯醇很难热塑成型，且聚乙烯醇膜通常力学性能较差、耐水性能较差等特点。为了改善这些缺点，本文研究了琼脂（AG）、壳聚糖（CS）与聚乙烯醇形成复合膜，并且加入一些增塑剂，制得了琼脂/聚乙烯醇、壳聚糖/聚乙烯醇复合膜，并且研究了化学交联对于复合膜性能的影响。分别通过 X-射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、力学性能、耐水性能、降解性能等分析测试手段对制得的复合膜进行结构表征和性能测试。研究结果如下： 实验发现，琼脂和壳聚糖的加入都使得复合膜的力学性能变好了，在此基础上，研究了聚乙二醇和硬脂酸作为增塑剂对复合膜各项性能的影响，结果表明，体系有很好的协同作用，确定了硬脂酸作为体系的增塑剂，实验发现增塑剂能改善复合膜的力学性能和耐水性。另外以戊二醛作为交联剂，使得复合膜的生物降解性能变好。通过 X-射线衍射和扫描电镜分析发现，聚乙烯醇与琼脂和壳聚糖都有较好的相容性，没有明显的相分离，加入增塑剂之后，增塑剂与复合膜中的羟基发生作用，使得复合膜结构紧密。本文还通过土壤掩埋实验研究了复合膜材料的生物降解性能，结果发现，复合膜的生物降解性能良好，由于其力学性能、耐水性能也比较好，且琼脂、壳聚糖都是无毒、可食用的天然高分子。 综合以上研究，通过实验配方的设计与优化，确定了琼脂/聚乙烯醇复合膜的配方为聚乙烯醇5%、琼脂3%、硬脂酸0.8%、戊二醛1.5%，实验pH为5，交联时间2h,壳聚糖/聚乙烯醇复合膜的配方为聚乙烯醇5%、壳聚糖1%、聚乙二醇0.6%、戊二醛1.5%。此时，复合膜的力学性能、耐水性能、生物降解性都较好。通过与市售同类复合膜的比较，发现自制AG/PVA膜，CS/PVA膜的力学性能、生物降解性能优于市售膜，自制 AG/PVA膜的耐水性能优于市售膜，自制CS/PVA膜的耐水性能略差于市售膜。因此，该复合膜在可降解塑料行业中，特别是食品包装、医疗包装等方面有很广阔的应用前景。

目录

第一章 前言

1.1引言

1.2聚乙烯醇概述

1.2.1聚乙烯醇的合成路线

1.2.2聚乙烯醇的生产

1.2.3聚乙烯醇的性质

1.2.4聚乙烯醇应用前景

1.3生物质原料

1.3.1生物质原料概述

1.3.2生物质高分子材料应用

1.3.3生物质复合膜的降解机制

1.4 PVA膜的改性

1.4.1交联

第二章 复合膜的制备与研究

2.1.1实验仪器

2.1.2实验主要原料

2.2.1琼脂/PVA复合膜的制备

2.2.2壳聚糖 /PVA复合膜的制备

2.2.3性能测试与表征

2.3 结果与分析

2.3.1AG/PVA复合膜的结构分析

2.3.2 PVA含量对AG/PVA复合膜性能的影响

2.3.3琼脂含量对AG/PVA复合膜性能的影响

2.3.4增塑剂对AG/PVA复合膜性能的影响

2.3.5 聚乙烯醇/琼脂复合膜的热失重分析

2.3.6壳聚糖对CS/PVA复合膜性能的影响

2.3.7增塑剂对CS/PVA复合膜性能的影响

2.3.8壳聚糖/聚乙烯醇复合膜的热失重分析

2.3.9两种复合膜降解性能测试

第三章 化学交联对聚乙烯醇/琼脂、壳聚糖/聚乙烯醇复合膜性能的影响

3.1引言

3.2实验仪器及实验原料

3.2.1实验仪器

3.2.2实验原料

3.3琼脂/PVA、甲壳素/PVA复合膜的制备及性能测试

3.3.1用戊二醛交联的琼脂/PVA复合膜的制备

3.3.2用草酸交联的琼脂/PVA复合膜的制备

3.3.3用戊二醛交联的甲壳素/PVA复合膜的制备

3.3.4用草酸交联的甲壳素/PVA复合膜的制备

3.3.5性能测试

3.4化学交联对AG/PVA复合膜性能的影响

3.4.1戊二醛浓度对AG/PVA复合膜性能的影响

3.4.2交联pH对复合膜性能的影响

3.4.3交联时间对复合膜性能的影响

3.4.4草酸做交联剂对AG/PVA复合膜性能的影响

3.5化学交联对CS/PVA复合膜性能的影响

3.5.1戊二醛浓度对CS/PVA膜的影响

3.5.2交联pH对CS/PVA膜的影响

3.5.3交联时间对CS/PVA膜的影响

3.6自制AG/PVA膜与市场上同类复合膜的比较

3.6.1力学性能的比较

3.6.2耐水性能的比较

3.6.3降解性能的比较

3.7自制CS/PVA膜与市场上同类复合膜的比较

3.7.1力学性能的比较

3.7.2耐水性能的比较

3.7.3降解性能的比较

第四章 结论

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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