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魔芋多糖木材胶黏剂的研究

作　者: 毛杰
导　师: 庞杰
学　校: 福建农林大学
专　业: 农产品加工及贮藏工程
关键词: 魔芋多糖胶黏剂氧化木材复配
分类号: TQ432
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本论文以魔芋多糖为主要原料,通过研究魔芋葡甘聚糖氧化改性的重要影响因素得到氧化魔芋葡甘聚糖的制备工艺,再将氧化魔芋葡甘聚糖与卡拉胶、黄原胶复配,用三元二次通用旋转组合设计的模型解析得到三种胶体最优配比区域,最终确定魔芋多糖木材胶黏剂最佳制备方法。并在已有理论研究的基础上利用分子模拟技术给出理论预测,对制得的魔芋多糖木材胶黏剂与木材主要成分—纤维素的作用进行分子模拟与分析。主要研究结果如下:1.采用单因素和正交实验对氧化魔芋葡甘聚糖的制备工艺进行研究,得出最佳工艺参数,并测定氧化魔芋葡甘聚糖的性能指标。本文选取了制备过程中对氧化魔芋葡甘聚糖性能影响较大的八个主要因素,筛选出工艺条件最佳组合为:魔芋精粉用量4.5g、蒸馏水用量300mL、反应温度50℃、糊化时间40min、溶胀时间2h、30%的双氧水用量1mL、氧化时间40min、1mol/L氢氧化钠用量3mL、调节pH值为6.5。制得的氧化魔芋葡甘聚糖粘度达到4900mPa·s、剪切强度达到4.7MPa、剥离强度5.9kN/m、初粘力87g/cm~2。2.用三元二次通用旋转组合设计对氧化魔芋葡甘聚糖、卡拉胶、黄原胶三个因素进行优化组合,建立三个指标与各因素关系的数字模型,并通过对模型的解析获得最优的配比区域为氧化魔芋葡甘聚糖:卡拉胶:黄原胶=48-51:39-42:10-13。三种胶复配具有良好的协效性。在氧化魔芋葡甘聚糖:卡拉胶:黄原胶的配比为50:40:10时制得的魔芋多糖木材胶黏剂为乳白色粘稠液体,粘度5870mPa·s,剪切强度5.68MPa,剥离强度6.25kN/m,透明度0.192,脱液收缩率1.75%,凝胶强度178g/cm~2,贮存期6个月。3.根据分子动力学原理,用软件HyperChem7.0分别构建了氧化魔芋葡甘聚糖与卡拉胶、黄原胶作用体系以及魔芋多糖木材胶黏剂与纤维素作用体系,预测魔芋多糖木材胶黏剂与纤维素作用位点。前者的作用位点在魔芋多糖木材胶黏剂的O(2)、O(5)、O(6)及卡拉胶糖环上的O(6)等基团之间,后者的作用位点在魔芋胶黏剂的O(2)、O(5)、O(6)及纤维素的羟基和羰基等基团之间。4.研究发现,进行25℃恒温水浸实验3d后,试样的拉伸剪切强度和剥离强度都保持在未浸泡试样的85%以上,表明其具有较强的常温耐水性。试样在35℃、45℃、55℃、65℃温度下的拉伸剪切强度和剥离强度保持在较高水平,粘接强度都能保持在未实验试样的90%以上,75℃时拉伸剪切强度和剥离强度已经有较明显的下降,85℃时则强度较弱。说明制得的魔芋多糖木材胶黏剂不是耐高温胶黏剂,正常使用温度在65℃以下。在常温(25±3℃)下,密封放置制备的魔芋多糖木材胶黏剂,分别在0d,15d,30d,60d,120d,180d后对其粘度、剥离强度以及剪切强度测定显示,魔芋多糖木材胶黏剂的性能指标基本能维持在要求的范围内,表明其具有良好的贮存稳定性。

全文目录

摘要  7-9
ABSTRACT  9-11
第一章绪论  11-29
  1 本研究的学术背景及理论与实际意义  11-13
    1.1 本研究的学术背景  11-12
    1.2 本研究的理论与实际意义  12-13
  2 国内外木材胶黏剂的研究综述  13-16
    2.1 国内外木材胶黏剂研究进展  13
    2.2 木材胶黏剂行业的特点  13
    2.3 木材胶黏剂的发展历程  13-15
    2.4 以生物质作为木材胶黏剂的生产原料的现状  15-16
  3 魔芋葡甘聚糖在胶黏剂领域的发展现状  16-19
    3.1 KGM 的改性研究进展  16-19
    3.2 魔芋多糖木材胶黏剂发展趋势展望  19
  4 卡拉胶与黄原胶  19-21
    4.1 卡拉胶  19-20
    4.2 黄原胶  20-21
  5 多糖胶黏剂相互作用研究方法  21-27
    5.1 多糖胶黏剂相互作用位点简述  21
    5.2 分子设计发展概述  21-23
    5.3 分子动力学概述  23-25
    5.4 分子设计的应用  25
    5.5 分子设计在糖类上的研究进展与存在问题  25-27
  6 本研究的主要研究内容  27-29
    6.1 本研究的目的  27
    6.2 本研究的主要目标  27
    6.3 本研究的主要内容  27-29
第二章氧化魔芋葡甘聚糖的制备  29-44
  1 材料与方法  29-33
    1.1 材料  29
    1.2 指标测定  29-31
    1.3 实验方法  31-33
  2 结果与讨论  33-43
    2.1 魔芋糊固含量效应  33-34
    2.2 氧化时间效应  34-35
    2.3 反应温度效应  35-36
    2.4 糊化剂用量效应  36
    2.5 氧化剂用量效应  36-37
    2.6 糊化时间效应  37-38
    2.7 溶胀时间效应  38
    2.8 pH 值效应  38-39
    2.9 最佳工艺条件的筛选  39-43
  3 本章小结  43-44
第三章魔芋多糖木材胶黏剂的制备及性能评价  44-61
  1 引言  44
  2 实验部分  44-48
    2.1 材料与仪器  44-45
    2.2 性能指标测定  45
    2.3 实验方法  45-48
  3 结果与讨论  48-59
    3.1 卡拉胶与OKGM 配比效应  48-49
    3.2 黄原胶与OKGM 配比效应  49
    3.3 卡拉胶、黄原胶与OKGM 配比效应  49-52
    3.4 三种复配胶黏剂的性能对比  52-53
    3.5 魔芋胶黏剂性能评价  53-56
    3.6 三类胶黏剂性能比较  56-57
    3.7 分子动力学模拟  57-59
  4 本章小结  59-61
第四章结语与展望  61-64
  1 论文工作的总结  61-62
  2 进一步工作的讨论  62-64
参考文献  64-68
致谢  68

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