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环境友好大豆分离蛋白共混薄膜材料研究

苏峻峰  
【摘要】: 大豆分离蛋白(SPI)薄膜材料是一种具有潜在应用前景的天然生物可降解高分子材料。为改善SPI薄膜的脆性和水分敏感性能,本论文采用共混方法对SPI进行了改性,并对所得共混薄膜的性能进行了系统研究,以期望其在包装材料、可食用包装材料及医用药物缓释薄膜材料等方面得到应用。 采用聚乙烯醇(PVA)与SPI共混,并添加甘油作为增塑剂,以溶液流延方法制备SPI/PVA共混薄膜材料。X射线衍射(XRD)和差示扫描量热(DSC)分析结果表明,SPI/PVA薄膜为一种部分结晶的共混材料,两者具有较好的相容性。与PVA共混使得SPI/PVA薄膜材料的脆性大大降低,热稳定性能提高,同时甘油的添加可起到提高薄膜柔韧性的作用。SPI/PVA薄膜热封研究发现,SPI/PVA共混物中PVA和甘油的含量对于共混物的熔融行为和熔解热(Hf)均产生重要的影响,热封强度的大小则由热封部分的链缠结、结晶和重结晶等性能所决定。SPI/PVA薄膜的水分渗透率随着PVA含量的增加而减少,而水分吸收等温曲线符合GAB模型。在30d的光降解过程中,添加了PVA后的共混薄膜材料颜色、透光度、力学性能和水分敏感性稳定性提高;有氧生物降解实验证明,SPI/PVA薄膜与SPI相比具有较长的降解时间。 以同样的方法制备羧甲基纤维素(CMC)/SPI共混薄膜材料,并对不同CMC含量的薄膜材料的共混结构、热稳定性、水溶性、吸水性能和力学性能进行了系统分析。红外光谱分析发现,CMC与SPI之间发生了美拉德反应,XRD也证明上述反应可大大降低共混材料的结晶程度。示差扫描量热结果显示,CMC/SPI共混物在75oC~100oC之间具有唯一的Tg,说明CMC与SPI具有较好的相容性。随着CMC在共混物中组分的增大,CMC/SPI薄膜的力学性能得以增强,而其水分敏感性有所下降。 使用阿魏酸(FA)交联SPI/PVA,以原位载药方法制备含有水杨酸模型药物的薄膜材料。FA可使SPI与PVA形成网络结构,当添加150mg/100g以上的FA时,可能均达到或接近了最大的交联程度。交联后SPI/PVA薄膜热稳定性能和拉伸力学性能得到增强。水杨酸药物释放研究发现,载药凝胶膜扩散特征指数n0.5,因而可判断此类药物释放为非Fick扩散。


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