魔芋多糖納米晶-天然高分子復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、由于石油、煤炭等化石資源日益減少，同時(shí)以石油為原料的非降解性高分子材料廢棄物造成的環(huán)境污染日益嚴(yán)重，因此高分子科學(xué)與技術(shù)面臨新的挑戰(zhàn)。研究與開發(fā)以天然高分子為原料的新材料已成為高分子科學(xué)的前沿領(lǐng)域之一。納米尺度結(jié)構(gòu)能與聚合物基質(zhì)形成強(qiáng)烈的界面相互作用并限制聚合物鏈段的運(yùn)動(dòng)，將它們均勻分散于聚合物材料中是提高材料力學(xué)性能的有效途徑。來源于化石資源的無機(jī)納米粒子已成功應(yīng)用于聚合物基納米復(fù)合材料，與之相比，來源于植物或動(dòng)物聚多糖的納米粒子具有

2、來源廣泛、可生物降解、生物相容、可化學(xué)修飾等特點(diǎn)，因此基于纖維素、甲殼素、殼聚糖、淀粉等天然多糖的納米粒子的制備及應(yīng)用研究越來越引入注目。魔芋葡甘聚糖（KGM）作為一種天然高分子，是我國特產(chǎn)資源。它們無毒無害，可生物降解。一般說來，KGM的分子量可達(dá)106數(shù)量級。KGM納米晶是從天然KGM中提取的片層納米結(jié)構(gòu)，可用于增強(qiáng)改性制備出納米復(fù)合材料。本研究主要分為兩個(gè)方面：一是用酸降解和超聲處理，從天然魔芋葡甘聚糖中提取出具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的KGM

3、納米晶；通過透射電鏡（TEM）、粒度及其分布測試、X—射線衍射（XRD）、紅外光譜分析（FITR）等對KGM納米晶的結(jié)構(gòu)和粒徑進(jìn)行表征；在綜合考慮KGM納米晶尺寸、穩(wěn)定性、及產(chǎn)率的結(jié)果基礎(chǔ)上，提出制備KGM納米晶的最佳路線；二是將KGM納米晶與殼聚糖和海藻酸鈉進(jìn)行復(fù)合制備納米復(fù)合膜材料，通過掃描電鏡（（SEM）、X—射線衍射（XRD）、差示掃描量熱分析（DSC）、熱失重分析（TGA）、吸水性能測試、以及力學(xué)性能測試等手段對材料的結(jié)構(gòu)、熱

4、穩(wěn)定性、吸水性能和力學(xué)性能進(jìn)行表征。主要結(jié)論如下： ⑴通過H2SO4酸解能夠得到KGM納米晶，降解得到的KGM納米晶僅僅是由于氫鍵高分子鏈以及糖苷鍵的斷裂，得到的分子量較低結(jié)晶度較高的多糖和低聚糖，并未改變其結(jié)構(gòu)。KGM納米晶比原始KGM的結(jié)晶度大幅度增加，降解使無定形區(qū)大量水解保留其結(jié)晶結(jié)構(gòu)。 ⑵將剛性的KGM納米粒子復(fù)合到殼聚糖基質(zhì)中，能增強(qiáng)、增韌的納米殼聚糖復(fù)合膜，力學(xué)性能的提高主要是因?yàn)榧{米簇均勻分散于基質(zhì)中以及