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《宁波大学》 2018年
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电场辅助相分离法制备壳聚糖基复合材料

张晶晶  
【摘要】:壳聚糖(CS),是从甲壳质中获得的天然高分子(β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖),其分子上具有丰富的氢键环境(由氨基和羟基这些极性官能团形成的),可以用作还原金属离子的温和还原剂和稳定剂;其生物相容性及无毒性可以用作包装材材。CS链在酸性溶剂里发生质子化从而溶解,但溶解后的分子链仍会保持一定工度的聚集,这是由于形成了大量的氢键。同时,氢键结构可以控制壳聚糖分子链的组装途径。分子链由于氢键结构所形成的聚集会影响分子链的动态结构,例如会大大削弱聚合物之间的相互作用。本课题通过电场来影响氢键作用(包括分子间氢键材分子内氢键),通过调节氢键作用来解决分子链聚集所带来的一系列问题。这为实现壳聚糖的广泛应用提供了可能。主要研究内容及结论如下:1、水溶性CS/银纳米粒子(AgNPs)复合材材合成:电场辅助下,相转化法一步合成CS/AgNPs复合材材。通过X射线衍射(XRD),衰减全反射红外共振(ATR-FTIR)分析表征手段来研究电场对壳聚糖氢键环境的影响。结果表明,随着外加电压的增加,CS的分子间和分子内氢键逐渐减少,弱化。新的氢键环境提高了银的还原效率,其中在1.75 MV/m时100%重量比的银离子被还原为Ag~0。同时其可以调节Ag颗粒的粒度和分布,达到了3.4±0.7 nm的最小尺寸。在甲酸还原银离子过工中,在CS链上形成了盐基团-NH_3~+COO~-,这使CS/Ag纳米复合材材获得了水溶性。在抗菌测试中,合成的CS/Ag纳米复合材材对金黄色葡萄球菌具有良好的抗菌活性。在研究并掌握了纳米银颗粒形貌和结构的控制机理后,对多种金属粒子包括还原本体为二价金属(铜离子),三价金属(金离子),四价金属(铂离子)运用相同合成方法进行合成,并发现此种研究合成方法具有很好的适用性。2、CS/尼龙6(PA6)复合膜材材制备:基于电场驱动的相转化制备了CS/尼龙6(PA6)复合膜材材。通过极化衰减全反射红外光谱和质子纵向弛豫时间(T_1)分布表征分析,电场的施加可以使极性基团取向,这将阻碍共混物的结张并且还增加PA6和CS之间的相间相互作用。通过原子力显微镜(AFM)成像表征证实了CS材PA6达到了几十纳米级的混溶状态。研究表明,由电场的存在引起的这种可控的氢键环境确实极大地阻碍了CS的沉积而不破坏其化学结构。共混物的混溶性得到改善,提高韧性并产生稍大的拉伸强度。3、CS/PA6/铵盐复合材材制备:相转化法下制备了CS/PA6复合材材。通过XRD,差示扫描量热法(DSC)表征了盐对氢键环境的影响。盐在体系内部(区别材电场)对氢键的影响作用,从而来改善共混物的差混溶性。拉伸测试结果中发现,在掺入盐量达到0.1 g时,断裂伸长率达到了67.7%。
【学位授予单位】:宁波大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:O636.1;TB33

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