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BC/PVA复合凝胶膜的制备及性能研究

作 者: 张洪玉
导 师: 陆大年
学 校: 东华大学
专 业: 应用化学
关键词: BC/PVA复合凝胶膜 化学交联 平衡溶胀比 力学性能 热性能
分类号: TB383.2
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 59次
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内容摘要


以甲醛为交联剂,在氯化钠过饱和盐溶液中进行交联制备BC/PVA复合凝胶膜,并讨论了不同的PVA, BC含量以及交联反应条件对凝胶膜性能的影响,结果表明:凝胶膜力学性能随PVA、BC含量的增加呈增强趋势,但BC含量过高,自身会发生团聚,影响其在铸膜液中的分散性,因此选取铸膜液中PVA含量为10%,BC含量为0.5%,即BC占固含量的4.76%;同时探讨得出甲醛交联制备BC/PVA复合凝胶膜的工艺条件,即交联温度为85℃,pH=2-3,交联时间为30min时,交联反应基本完成。此外,对甲醛交联后的凝胶膜红外、交联度、溶胀性能、力学性能、热性能、XRD进行表征。经甲醛溶液交联后,红外谱图中出现了1167cm-’和1019cm-1的C-O-C醚键的特征吸收峰,表明发生了化学交联,导致复合凝胶膜溶胀性能明显减小,BC/PVA复合凝胶膜强度均增大,断裂伸长减小,拉伸模量明显增加,热稳定性提高。参照甲醛交联制备BC/PVA复合凝胶膜的交联条件,用乙醛、乙二醛、戊二醛三种交联剂进行交联处理,对红外、交联度、溶胀性能、力学性能、热性能、XRD进行表征,并与未经交联处理、甲醛交联的凝胶膜作为对比。实验结果表明:相同物质量的双官能醛(乙二醛、戊二醛)交联剂产生的交联度,明显大于单官能醛(甲醛、乙醛)交联剂产生的交联度。乙二醛、戊二醛交联得到的复合凝胶膜的强度、模量相对较大,表明交联度越大,复合凝胶膜的强度和模量也越大。此外,经醛交联处理后,BC/PVA复合凝胶膜的热稳定性较未交联前都有所提高,但是不同交联剂对热降解温度的影响并不明显,说明交联度对复合凝胶膜热稳定性没有明显影响。从交联前后的XRD图可以得到,BC、PVA的特征衍射峰并没有明显改变,并且结晶度也没有明显变化,因此,交联作用并没有改变凝胶膜的结晶性能,交联度对结晶度的影响不大。

全文目录


摘要  6-8
ABSTRACT  8-12
第一章 绪论  12-34
  1.1 引言  12
  1.2 细菌纤维素的概况  12-13
  1.3 细菌纤维素的性质及应用  13-17
    1.3.1 在生物医学材料中的应用  14
    1.3.2 在食品工业中的应用  14
    1.3.3 在造纸工业中的应用  14-15
    1.3.4 在高级音响设备振动膜上面的应用  15-16
    1.3.5 细菌纤维素基纳米复合材料应用前景  16-17
  1.4 细菌纤维素基纳米复合材料  17-21
    1.4.1 细菌纤维素用于增强生物可降解合成高分子  17-18
    1.4.2 细菌纤维素用于增强可降解天然高分子  18-20
    1.4.3 细菌纤维素用于制备透明增强高分子材料  20-21
  1.5 聚乙烯醇(PVA)的概述  21-28
    1.5.1 聚乙烯醇(膜)的性质  21-22
    1.5.2 聚乙烯醇薄膜的性能  22-23
    1.5.3 聚乙烯醇薄膜的种类  23-24
    1.5.4 聚乙烯醇薄膜的制备方法及改性  24-26
    1.5.5 细菌纤维素/聚乙烯醇(BC/PVA)复合材料的研究进展  26-28
  1.6 细菌纤维素基纳米复合材料的制备方法  28-31
    1.6.1 细菌纤维素的结构改性  28-29
    1.6.2 细菌纤维素纳米复合材料的制备  29-31
  1.7 细菌纤维素基纳米复合材料的表征方法  31-32
    1.7.1 力学性能分析  31
    1.7.2 热性能分析  31-32
    1.7.3 形态结构分析  32
    1.7.4 生物相容性分析  32
  1.8 本论文的研究目的及内容  32-34
第二章 实验部分  34-41
  2.1 实验仪器及药品  34-35
    2.1.1 实验仪器  34-35
    2.1.2 实验药品  35
  2.2 实验方法  35-36
    2.2.1 BC预处理  35-36
    2.2.2 凝胶膜的制备方法(PVA凝胶膜,BC/PVA复合凝胶膜)  36
    2.2.3 凝胶膜的交联处理  36
  2.3 测试方法  36-41
    2.3.1 平衡溶胀比(ESR)测试方法  36
    2.3.2 TG测试方法  36-37
    2.3.3 力学性能测试方法  37
    2.3.4 红外光谱的测试方法  37-38
    2.3.5 XRD  38
    2.3.6 吸光度法测定甲醛含量  38-39
    2.3.7 交联度的测定方法  39-41
第三章 结果与讨论  41-70
  3.1 甲醛交联对BC/PVA复合凝胶膜性能影响  41-58
    3.1.1 凝胶膜中PVA、BC含量的优化  41-44
    3.1.2 甲醛交联反应条件的优化  44-49
    3.1.3 甲醛交联对红外谱图的影响  49-52
    3.1.4 甲醛交联BC/PVA复合凝胶膜交联度的计算  52
    3.1.5 甲醛交联对BC/PVA复合凝胶膜溶胀性能的影响  52-54
    3.1.6 甲醛交联对BC/PVA复合凝胶膜力学性能的影响  54-56
    3.1.7 甲醛交联对凝胶膜热性能的影响  56-58
  3.2 甲醛、乙醛、乙二醛、戊二醛交联对复合膜性能的影响  58-70
    3.2.1 四种醛交联处理对BC/PVA复合凝胶膜红外谱图的影响  58-59
    3.2.2 四种醛交联处理BC/PVA复合膜的交联度  59-60
    3.2.3 四种醛交联处理对BC/PVA复合凝胶膜溶胀性能的影响  60-62
    3.2.4 四种醛交联处理对BC/PVA复合凝胶膜力学性能的影响  62-65
    3.2.5 四种醛交联处理对BC/PVA复合凝胶膜热性能的影响  65-68
    3.2.6 四种醛交联处理对BC/PVA复合凝胶膜XRD的影响  68-70
第四章 结论  70-71
参考文献  71-76
致谢  76

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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