相分离法制备超疏水性壳聚糖膜开题报告

 2022-08-03 11:11:33

1. 研究目的与意义

近年来,疏水性膜也是各个领域研究的一大热点。受自然界超疏水现象的启示,例如荷叶的“自洁性”,疏水材料一般可以通过两种方法来制备:一种是在粗糙表面修饰低表面能物质;另一种是在疏水材料表面构建粗糙结构[1]。由于疏水性材料具有许多独特的表面性能,如自清洁、疏水性等,在很多领域具有潜在的应用价值[2],例如食品、纺织、医用材料等方面,它可以有效的抵挡水珠,从而操持膜面的干燥。

壳聚糖是由广泛存在于自然界中的甲壳素经过脱乙酰基反应得到的,是一种天然的聚阳离子多糖[3],由于壳聚糖分子内有活性很强的游离氨基,易进行化学修饰,在膜的应用中已受到人们的关注[4]。壳聚糖膜具有良好的生物相容性,可降解性成膜性[5],减少水分散失,对真菌有抑制作用,无毒[6]等优点,另外,它还具有生物降解性、抑菌、增强免疫力等多种生理功能,被广泛的应用在食品、纺织、环保、化妆品、抗菌剂等领域。但单纯的壳聚糖膜也有阻水性差的缺点,如果改善了膜的疏水性那壳聚糖膜就可以应用到更多的领域,发挥更大的作用,所以制备疏水性的壳聚糖膜是另一重要的方向。

复合型壳聚糖膜可以既保留壳聚糖的优点,又可以提高膜的阻水性,使壳聚糖膜成为一个性能更好的新型材料。它可以应用在食品方面,用作食品的包装材料,让已脱水的食物在一定的情况下保持干燥,也可以直接作为食品的涂层来保持干燥。

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2. 研究内容和预期目标

2.1研究内容

此项目主要是通过相分离法制备疏水性壳聚糖膜,并研究其结构及性质。

在实验中,将壳聚糖膜分别浸泡在不同浓度(0.005mol/L、0.01mol/L、0.02mol/L、0.03mol/L、0.04mol/L、0.05mol/L[7])的蜡溶液中,研究蜡溶液的浓度对壳聚糖膜的疏水性的改变程度,另外,选取一个最适的蜡溶液浓度,并改变壳聚糖膜的浸泡时间(5min、10min、15min、20min),来研究浸泡时间的长短对壳聚糖膜的疏水性的改变。并通过一系列的测验来观察和研究样品材料的疏水性。

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3. 国内外研究现状

目前国内对于壳聚糖膜的研究大多是抑菌方面的,但也有研究疏水性,有通过添加聚乳酸、向壳聚糖分子引入烷基基团来提高膜材的疏水性[9],也有通过物理共混的方法加入蜂蜡、硬脂酸、棕榈酸、月桂酸、油酸等提高疏水性[10],但都为混溶,对于相分离法制备,国内对于这方面的研究并不深入,有极大部分的空白。

国外也有这方面的研究,美国有在柔韧薄膜上制备纳米结构的专利,这种柔性纳米锥阵列膜表现出一定的疏水性,可用于食品包装、医疗设备、衣物等方面,他使用的是食品级的蜂蜡,并应用于食品包装材料表面涂层。

4. 计划与进度安排

这个实验的原理是源于荷叶表面的结构,又称“荷叶效应”。荷叶表面的超疏水性能来自于两个原因:荷叶表面的蜡状物和表面的特殊结构[11]。荷叶表面有序分布着微米级的乳突,乳突上具有蜡质层[12],大幅度的提高水滴在荷叶表面的接触角,当接触角不小于150时[13],水滴极易滚落,从而带走表面的污染物,这就是荷叶的“自洁性”。

在这个实验中,我计划在已有的壳聚糖膜上利用蜡溶液建立这样的乳突结构,增大水滴的接触角,使壳聚糖膜上的水滴不容易附着,从而具备一定的疏水性。

4.1制备壳聚糖膜

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5. 参考文献

[1]魏增江,肖成龙,田冬,刘伟良.仿荷叶聚苯乙烯超疏水薄膜的制备[J].化工新型材料,2010,38(3):74-76.

[2]曲爱兰,文秀芳,皮丕辉,程江,杨卓如.超疏水涂膜的研究进展[A].化学进展,2006,18(11):40-45.

[3]李承明,黄雅钦.明胶/壳聚糖共混膜的制备[J].明胶科学与技术,2004,24(1):24-28.

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