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桑蚕丝在离子液体中的溶解和再生性能研究
作 者: 杜一松
导 师: 李秀艳
学 校: 北京服装学院
专 业: 化学工程
关键词: 工艺优化 动力学 丝素蛋白 纳米二氧化钛 再生膜
分类号: TS141
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要
蚕丝包括桑蚕丝和柞蚕丝,其来源丰富,可再生利用,因此受到了广泛的关注。离子液体是常温下为液体的有机盐,具有熔点低、不挥发、结构和性质可调的优点。丝素蛋白是从蚕丝中提取的天然高分子纤维蛋白,富含18种氨基酸,是一种天然高分子材料,无毒、可生物降解、和人体具有良好的生物相容性。近年来丝素蛋白在生物医学材料方面的研究和应用得到了广泛的关注,如用做手术缝合线、药物缓释载体、隐形眼镜、人工血管、人工肌键和韧带、创面覆盖物、硬脑膜修补材料、细胞培养基质等。本课题合成了能够溶解蚕丝的离子液体氯化1-甲基,3-(2-甲基烯丙基)咪唑([(MA)MIM]Cl),并对其合成[(MA)MIM]Cl的工艺条件进行了优化,较优条件为:n(2-甲基烯丙基氯):n(N-甲基咪唑)=1.4:1,反应温度80℃,反应时间3h。对均相合成[(MA)MIM]Cl进行了研究获得了动力学模型,拟合出了动力学方程,其指前因子A=1.166×108mol·g·min,活化能Ea=75.58kJ/mol,为反应器设计提供了一定的参考数据。由于蚕丝丝素膜在醇化处理后具有较大的脆性,阻碍了丝素蛋白在生物医用材料方面的研究和应用。作者采用加入纳米二氧化钛和聚乙烯醇改性再生丝素膜,并对其结构及性能进行了电镜、红外、X-射线衍射、热重、机械性能测试等表征,结果表明纳米TiO2粒子促使丝素蛋白构象由无规线团和silkⅠ向silkⅡ转变,宏观上体现为丝素膜的机械性能和热学性能等得到了改善。
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全文目录
摘要 3-4 Abstract 4-10 第1章 绪论 10-30 1.1 离子液体的研究近况 10-19 1.1.1 离子液体的概念 10 1.1.2 离子液体的特性 10-12 1.1.3 离子液体的种类和结构 12-13 1.1.4 离子液体的制备方法 13-15 1.1.5 离子液体合成工艺及动力学研究近况 15-16 1.1.6 离子液体的应用研究领域 16-18 1.1.7 离子液体溶解蚕丝可行性 18-19 1.2 丝素蛋白的研究近况 19-28 1.2.1 丝素蛋白的组成和主要结构 19-20 1.2.2 丝素蛋白的构象 20-23 1.2.3 丝素蛋白的应用 23-28 1.3 课题的研究意义和主要工作内容 28-30 第2章 合成[(MA)MIM]CL 工艺条件的优化和动力学研究 30-45 2.1 实验部分 30-32 2.1.1 仪器与试剂 30-31 2.1.2 离子液体[(MA)MIM]CL 的合成 31 2.1.3 离子液体[(MA)MIM]CL 的合成的工艺条件优化 31 2.1.4 离子液体[(MA)MIM]CL 的合成的动力学研究 31-32 2.2 结果与讨论 32-43 2.2.1 红外和核磁表征 33-34 2.2.2 [(MA)MIM]CL 合成的工艺条件优化 34-39 2.2.3 离子液体[(MA)MIM]CL 的合成的动力学研究 39-43 2.3 小结 43-45 第3章 桑蚕丝在[(MA)MIM]CL 中的溶解和再生 45-53 3.1 实验部分 45-46 3.1.1 仪器与试剂 45 3.1.2 桑蚕丝在离子液体中溶解过程的形貌观察 45-46 3.1.3 蚕丝-离子液体浓度对溶解速率的影响 46 3.1.4 温度对溶解速率的影响 46 3.2 结果与讨论 46-52 3.2.1 蚕丝在离子液体中溶解过程的形貌观察 46-48 3.2.2 丝素-离子液体浓度对离子液体溶解性能的影响 48-50 3.2.3 溶解温度对蚕丝溶解速率的影响 50-52 3.2.4 [(MA)MIM]CL 对蚕丝的溶解机理 52 3.3 小结 52-53 第4章 蚕丝在离子液体中再生的性能研究及纳米Ti0_2/丝素蛋白膜的制备 53-68 4.1 试剂和仪器 53-54 4.2 丝素溶液的制备 54 4.2.1 蚕丝的溶解和透析及离子液体的回收 54 4.2.2 丝素蛋白溶液含固率的测定 54 4.3 纳米 TI0_2/丝素蛋白膜的制备 54-55 4.4 丝素蛋白膜的表征和性能测试 55-56 4.4.1 扫描电子显微镜 55 4.4.2 红外光谱 55 4.4.3 X-射线衍射 55 4.4.4 热重(TGA)测试 55-56 4.4.5 机械性能测试 56 4.5 结果与讨论 56-67 4.5.1 离子液体的回收 56 4.5.2 丝素溶液的透析和成膜 56-57 4.5.3 丝素蛋白膜的表征和性能测试 57-67 4.5.3.1 扫描电子显微镜 57-58 4.5.3.2 红外光谱 58-59 4.5.3.3 X-射线衍射 59-61 4.5.3.4 热重(TGA)分析 61-65 4.5.3.5 机械性能测试 65-67 4.6 小结 67-68 第5章 结论 68-69 实验创新点 69-70 参考文献 70-75 攻读硕士期间发表的学术论文 75-76 致谢 76
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中图分类: > 工业技术 > 轻工业、手工业 > 纺织工业、染整工业 > 丝纺织 > 基础科学
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