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改性层状双金属氢氧化物/壳聚糖复合膜的制备与性能研究

作　者: 郭丽
导　师: 王家俊
学　校: 浙江理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 壳聚糖改性层状双金属氢氧化物复合膜阻隔性丙三醇
分类号: TB383.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文制备了一种可完全生物降解的阻隔性包装薄膜—改性层状双金属氢氧化物(M-LDHs)/壳聚糖(CS)复合膜,并对LDHs/CS复合膜的性能进行研究。课题对壳聚糖膜的阻氧性进行了研究,确定了最佳成膜条件;并对LDHs进行了改性,制得了M-LDHs;采用溶液共混的方法制备了M-LDHs/CS复合膜。表征了M-LDHs/CS复合膜的结构,研究了M-LDHs/CS复合膜氧气阻隔性能、透光性能、拉伸性能,以及丙三醇对复合膜的增韧效果。本课题的主要结论如下:在壳聚糖膜的阻氧性及层状双金属氢氧化物的改性中,通过正交试验,研究了壳聚糖乙酸溶液浓度、搅拌温度、成膜温度三个因素对壳聚糖膜性能的影响。确定了最佳成膜条件为:壳聚糖乙酸溶液浓度为1.0%(m/v),搅拌温度为60℃,成膜温度为40℃。此时,壳聚糖膜的氧气阻隔性能最佳,其OTR为3.598cm~3/m~2·24h·0.1MPa。采用柠檬酸对LDHs进行改性,通过XRD、FTIR、FE-SEM和TG分析可知:当柠檬酸与LDO的摩尔比为2:1时,制得的M-LDHs为最佳。在改性层状双金属氢氧化物/壳聚糖复合膜中,复合膜的氧气透过速率(OTR)随w(M-LDHs):w(CS)的增大先减小后增大,在w(M-LDHs):w(CS)为15:100时,共混膜的氧气阻隔性能最佳,比纯CS膜提高了42%;拉伸强度比纯CS膜提高了22%;透光率大于90%,具有良好的透明性;LDO/CS复合膜的氧气阻隔性、透光性能和拉伸性能均不及M-LDHs/CS复合膜。在丙三醇增韧改性层状双金属氢氧化物/壳聚糖复合膜中,随着丙三醇含量的增加,M-LDHs与CS分相现象严重。拉伸强度与断裂伸长率分别比未加丙三醇的M-LDHs/CS复合膜提高了14%与19%,达到了增韧的目的;加入丙三醇后,M-LDHs/CS复合膜氧气阻隔性能不断下降,但在拉伸性能最佳的2%时,氧气阻隔性能仍好于纯CS膜;透光率大于91%,好于未加丙三醇的复合膜。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-25
  1.1 阻隔性软包装材料  10-13
    1.1.1 传统阻隔性软包装材料  10
    1.1.2 高阻隔性软包装材料  10-13
  1.2 天然高分子材料  13
  1.3 壳聚糖的结构与性质  13-19
    1.3.1 壳聚糖的研究背景  13-14
    1.3.2 壳聚糖的结构  14-15
    1.3.3 壳聚糖的性质  15-16
    1.3.4 壳聚糖的改性研究  16-19
  1.4 层状双金属氢氧化物  19-21
  1.5 课题的提出  21-25
    1.5.1 研究思路及主要内容  21-23
    1.5.2 创新点  23-25
第二章壳聚糖膜的阻氧性及层状双金属氢氧化物的改性  25-39
  2.1 引言  25
  2.2 实验部分  25-28
    2.2.1 化学试剂及材料  25
    2.2.2 实验仪器  25-26
    2.2.3 实验步骤  26-27
    2.2.4 正交实验设计  27
    2.2.5 结构表征与性能测试  27-28
  2.3 结果与讨论  28-37
    2.3.1 壳聚糖膜正交实验结果与分析  28-33
    2.3.2 柠檬酸插层改性LDHs 的结果与分析  33-37
  2.4 本章小结  37-39
第三章改性层状双金属氢氧化物/壳聚糖复合膜  39-51
  3.1 引言  39-40
  3.2 实验部分  40-42
    3.2.1 化学试剂及材料  40-41
    3.2.2 实验仪器  41
    3.2.3 实验步骤  41-42
    3.2.4 结构表征  42
    3.2.5 性能测试  42
  3.3 结果与讨论  42-50
    3.3.1 M-LDHs/CS 复合膜的XRD 分析  42-44
    3.3.2 M-LDHs/CS 复合膜的FTIR 分析  44-45
    3.3.3 M-LDHs/CS 复合膜的AFM 表征  45-47
    3.3.4 氧气阻隔性能  47-48
    3.3.5 透光性能  48-49
    3.3.6 拉伸性能  49-50
  3.4 本章小结  50-51
第四章丙三醇增韧改性层状双金属氢氧化物/壳聚糖复合膜  51-60
  4.1 引言  51
  4.2 实验部分  51-53
    4.2.1 化学试剂及材料  51-52
    4.2.2 实验仪器  52
    4.2.3 实验步骤  52
    4.2.4 结构表征  52-53
    4.2.5 性能测试  53
  4.3 结果与讨论  53-58
    4.3.1 丙三醇增韧复合膜的FTIR 分析  53-54
    4.3.2 丙三醇增韧复合膜的XRD 分析  54
    4.3.3 丙三醇增韧复合膜的AFM 表征  54-56
    4.3.4 拉伸性能  56-57
    4.3.5 氧气阻隔性能  57-58
    4.3.6 透光性能  58
  4.4 本章小结  58-60
第五章结论  60-62
参考文献  62-69
攻读硕士期间发表论文情况  69-70
致谢  70

改性层状双金属氢氧化物/壳聚糖复合膜的制备与性能研究

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