LLDPE/壳聚糖共混驻极包装薄膜的制备与性能研究

摘要

甲壳素广泛存在于动物的甲壳中，以及菌类的细胞壁中，而壳聚糖是甲壳素的N-脱乙酰基产物。近年来，壳聚糖良好的生物降解性、生物相容性和较强的抗菌防腐保鲜能力已引起了广泛的关注和重视。本课题利用线性低密度聚乙烯良好的力学性能，壳聚糖容易极化且具有广谱抗菌性的优点，制备LLDPE/壳聚糖共混包装膜，主要研究内容如下:
　　(1)将壳聚糖溶于醋酸水溶液，用硫酸钠重新沉淀后，与LLDPE、相容剂进行熔融共混，制备LLDPE/LLDPE-g-AA/壳聚糖共混材料。研究了LLDPE-g-AA增容LLDPE/壳聚糖共混体系的拉伸性能、结晶性能和流变性能。随壳聚糖含量的增加，材料的拉伸性能变差;壳聚糖的加入虽然对材料的熔融温度和结晶温度影响较小，但其结晶度降低;流变性能测试表明共混材料符合非牛顿流体“剪切变稀”的规律。
　　(2)选择戊二醛做交联剂，使壳聚糖交联;选择辛醛、壬醛、癸醛、肉桂醛、对二甲氨基苯甲醛五种单体与壳聚糖反应，合成席夫碱。通过红外光谱、核磁共振对其化学结构进行表征。与LLDPE共混，制备LLDPE/壳聚糖衍生物共混材料。
　　(3)考察了LLDPE/LLDPE-g-AA/壳聚糖共混材料及LLDPE/壳聚糖衍生物共混材料的透湿性能。因壳聚糖具有亲水性，共混薄膜的透湿系数普遍高于LLDPE膜，以壳聚糖及其衍生物含量为15％时，水蒸气透过率最高。
　　(4)考察了壳聚糖及壳聚糖衍生物分子链上不同基团对共混材料介电性能和驻极性能的影响。随壳聚糖及其衍生物含量的增加，共混材料的介电常数和介电损耗角正切值增大，但当壳聚糖衍生物含量为20％时，介电常数略有下降。测量其表面电位，可知电荷含量在短时间内快速衰减，之后趋于稳定。驻极时间延长，驻极体膜上的表面电位值略高。
　　(5)对共混材料做抑菌实验，实验结果表明，LDPE/LLDPE-g-AA/壳聚糖对大肠杆菌不具有显著的抑菌活性。六种LLDPE/壳聚糖衍生物共混材料中，以LLDPE/肉桂醛壳聚糖席夫碱共混材料对大肠杆菌的抑菌效果最好，肉桂醛壳聚糖席夫碱含量为20％时，抑菌率可达到60.88％，与对照样品的抑菌率差值为35.54％。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 选题背景

1．2 活性包装的研究进展

1．2．1 气调包装

1．2．2 抗菌包装

1．2．3 抗菌包装用抗菌剂

1．3 壳聚糖及其衍生物

1．3．1 壳聚糖的性质及抑茵机理研究

1．3．2 壳聚糖微球的制备方法

1．3．3 壳聚糖衍生物的研究进展

1．4 聚乙烯／壳聚糖复合材料

1．4．1 聚乙烯与壳聚糖共混的研究意义

1．4．2 聚乙烯与壳聚糖复合材料的研究进展

1．5 驻极在材料处理中的应用

1．6 课题的研究目的及内容

1．6．1 研究目的及意义

1．6．2 主要研究内容

2 材料与方法

2．1 实验原料与仪器

2．1．1 实验原料

2．1．2 实验仪器与设备

2．2 壳聚糖衍生物的合成与制备

2．2．1 硫酸钠沉淀壳聚糖

2．2．2 戊二醛交联壳聚糖

2．2．3 壳聚糖席夫碱的合成

2．3 相容剂增容LLDPE／壳聚糖三元共混体系的制备

2．3．1 相容剂的制备

2．3．2 LLDPE／LLDPE-g-AA／CS三元共混材料的制备

2．3．3 LLDPE／LLDPE-g-AA／CS共混薄膜的制备

2．4 LLDPE／壳聚糖衍生物二元共混薄膜的制备

2．5 合成产物的分析与表征

2．5．1 红外光谱FT-IR测试

2．5．2 核磁共振氢谱1H HMR测试

2．6 共混材料的性能表征

2．6．1 红外光谱FT-IR测试

2．6．2 拉伸性能测试

2．6．3 差示扫描量热DSC测试

2．6．4 X-射线衍射XRD测试

2．6．5 流变性能测试

2．6．6 形态结构观察

2．6．7 水蒸气透过率测试

2．6．8 介电常数测试

2．6．9 材料驻极处理

2．6．10 表面电位测试

2．6．11 抑菌性能测试

3 结果与讨论

3．1 相容剂增容LLDPE／壳聚糖三元共混体系的性能研究

3．1．1 硫酸钠沉淀壳聚糖

3．1．2 LLDPE／LLDPE-g-AA／壳聚糖共混材料的红外光谱分析

3．1．3 壳聚糖添加量对共混材料拉伸性能的影响

3．1．4 LLDPE／LLDPE-g-AA／CS共混材料的结晶性能分析

3．1．5 LLDPE／LLDPE-g-AA／壳聚糖共混材料的流变性能分析

3．1．6 LLDPE／LLDPE-g-AA／壳聚糖共混材料的断面形态结构分析

3．1．7 壳聚糖添加量对共混材料水蒸气透过率的影响

3．1．8 LLDPE／LLDPE-g-AA／壳聚糖共混材料的介电性能分析

3．1．9 LLDPE／LLDPE-g-AA／壳聚糖共混材料的驻极性能分析

3．1．10 LLDPE／LLDPE-g-AA／壳聚糖共混材料的抑菌性能分析

3．2 壳聚糖衍生物合成与表征

3．2．1 壳聚糖席夫碱的反应原理

3．2．2 壳聚糖衍生物的红外分析

3．2．3 壳聚糖衍生物的核磁共振氢谱1H NMR分析

3．3 LLDPE／壳聚糖衍生物共混材料的应用性能研究

3．3．1 LLDPE／壳聚糖衍生物共混膜的水蒸气透过率分析

3．3．2 LLDPE／壳聚糖衍生物共混材料的介电性能分析

3．3．3 LLDPE／壳聚糖衍生物共混膜的驻极性能分析

3．3．4 LLDPE／壳聚糖衍生物共混膜的抑菌性能分析

4 结论

5 展望

参考文献

7 攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢