畢業(yè)論文：三甲基殼聚糖/聚乙烯醇共混膜的制備及其性能研究

大學(xué)
學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題目：三甲基殼聚糖/聚乙烯醇共混膜的制備及其性能研究
院（系） 材料科學(xué)與工程學(xué)院
專 業(yè) 高分子材料與工程
屆 別 2011 屆

摘要
本文采用三甲基殼聚糖(TMC)取代殼聚糖(CS)，利用溶液共混法制備了一系列不同組成比的三甲基殼聚糖/聚乙烯醇(TMC/PVA)共混膜，并采用傅里葉紅外儀(FTIR)、*-射線衍儀(W*RD)、掃描差熱儀(DSC)和熱重分析儀(TGA)等檢測(cè)手段對(duì)共混膜的相容性進(jìn)行了表征分析。結(jié)果表明TMC與PVA兩組份間存在強(qiáng)烈的相互作用，這種強(qiáng)烈的相互作用不但使得兩組份具有良好的相容性，同時(shí)對(duì)共混膜的機(jī)械性能也產(chǎn)生了很大的影響。共混的最佳共混比例為30%TMC/PVA，此時(shí)斷裂伸長(zhǎng)率為單純TMC膜的36.7倍，拉伸強(qiáng)度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍。TMC/PVA共混膜解決了殼聚糖水溶性不好的缺陷，優(yōu)化殼聚糖/聚乙烯醇共混膜的性能，提高共混膜的應(yīng)用范圍。

關(guān)鍵詞：聚乙烯醇，N, N, N-三甲基殼聚糖，共混膜，相容性

Abstract
Blend membranes of different composition ratio were prepared by mi*ing solution of N,N,N-trimethyl chitosan(TMC) and polyvinyl alcohol(PVA), and the compatibility of two groups and mechanical properties of blend membranes were studied. The r
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的機(jī)械性能測(cè)試 10
2.4 結(jié)果與討論 10
2.4.1 TMC的1H NMR分析 10
2.4.2 TMC/PVA共混膜的電鏡分析 11
2.4.3 TMC/PVA共混膜的FTIR分析 12
2.4.4 TMC/PVA共混膜的*-射線衍射分析 13
2.4.5 TMC/PVA共混膜的掃描差熱分析 14
2.4.6 共混膜的熱重分析 14
2.4.7 TMC/PVA共混膜的機(jī)械性能測(cè)試 15
2.5本章結(jié)論 16
第三章 結(jié) 論 17
參考文獻(xiàn) 18
致 謝 20

第一章 緒 論
1.1 聚合物共混
當(dāng)今合成聚合物己成為工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活不可或缺的一類重要材料，但隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的日新月異，對(duì)聚合物材料也提出了更為廣泛和苛刻的要求。對(duì)于多種多樣的要求，單一的均聚物往往是難于滿足的。為獲得綜合性能優(yōu)異的聚合物材料，除了繼續(xù)研制合成新型聚合物外，對(duì)現(xiàn)有的聚合物進(jìn)行共混改性已成為發(fā)展聚合物材料的一種卓有成效的途徑。將兩種或兩種以上的聚合物在一定條件下混合在一起，稱為聚合物共混。聚合物共混是改善聚合物性能的重要手段之一，通過(guò)共混可以達(dá)到提高應(yīng)用性能、改善加工性能或降低成本等目的，一直備受關(guān)注和應(yīng)用[1]。
1.1.1 聚合物共混改性的目的
聚合物共混改性的主要目的和效果有[2]：
(1)均衡各聚合物組份的性能，取長(zhǎng)補(bǔ)短，消除各單一聚合物組份性能上的弱點(diǎn)，獲得綜合性能較為理想的聚合物材料。
(2)用少量的某一聚合物可以作為另一聚合物的改性劑，改性效果顯著。最突出的例子是在聚苯乙烯、聚氯乙烯等脆硬性樹(shù)脂中摻入10％-20％的橡膠類物質(zhì)，可使它們的沖擊強(qiáng)度人幅度提高。
(3)改善高聚物的加工性能，如將流動(dòng)性好的共聚物作為改性劑，在不影響其他性能的前提下降低材料的加工溫度。
(4)聚合物共混可以滿足一些特殊的需要，制備一系列具有嶄新性能的新型聚合物材料。如可與含鹵素等耐燃聚合物共混可制得耐燃高分子材料等。
(5)對(duì)某些性能卓越，但價(jià)格昂貴的工程塑料，可通過(guò)共混在不影響使用要求條件下降低原材料成本。
1.1.2 聚合物共混物的制備方法[3]
(1)機(jī)械共混法：將諸聚合物組分在混合設(shè)備如高速混合機(jī)、雙輥混煉機(jī)、擠出機(jī)中混合均勻。機(jī)械共混法又有干粉共餛法及熔融共混法之分。
(2)溶液共混法:是系將各聚合物組分溶于共同溶劑中，再除去溶劑而得到聚合物共棍物。
(3)乳液共棍法：將不同聚合物的乳液均勻混合，再共沉析而得聚合物共混物。
(4)共聚一共混法：是制備聚合物共混物的化學(xué)方法。
(5)各種互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物(IPN)技術(shù)。
1.1.3 聚合物共混的相容性
近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)聚合物共混改性理論和實(shí)驗(yàn)的研究十分活躍，研究的中心集中在聚合物共混體系的形態(tài)結(jié)構(gòu)、界面作用以及聚合物的相容性等問(wèn)題上，并取得了一些重要的進(jìn)展。聚合物之間的相容性是選擇適宜共混方法的重要依據(jù)，也是決定共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)鍵因素，了解聚合物之間的相容性是研究聚合物共混的基礎(chǔ)[4]。
相容性(Compatibility)，是指共混物各組分被此相互容納，形成宏觀均勻材料的能力。大量的實(shí)際研究結(jié)果表明，不同聚合物對(duì)之間相互容納的能力，是有著很懸殊的差別的。某些聚合物對(duì)之間，可以具有極好的相容性；而另一些聚合物對(duì)之間則只有有限的相容性；還有一些聚合物對(duì)之間幾乎沒(méi)有相容性。由此，可按相容的程度劃分為完全相容、部分相容和不相容。相應(yīng)的聚合物對(duì)，可分別稱為完全相容體系、部分相容體系和不相容體系[5]。
相容體系表現(xiàn)為單相體系及一個(gè)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，其性能往往可以從體系中各組分的含量得到預(yù)測(cè)。而不相容體系是相分離體系，能分辨出各組分的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或熔融溫度，它們的綜合性能不僅依賴于各個(gè)單組分的特性，而且各組分的界面因素有著非常明顯的作用。為了取得相容的共混體系，共混物的混合_能必須是一負(fù)值，因?yàn)閮苫旌衔锵嗷鞎r(shí)熵變化不大，就需要混合過(guò)程是一個(gè)放熱過(guò)程即混合焓為負(fù)值。通常共混物組分之間有特殊相互作用時(shí)，會(huì)呈現(xiàn)混合放熱行為，這些特殊相互作用力包括：強(qiáng)的共價(jià)鍵和離子鍵、弱的非鍵作用如氫鍵、離子與偶極、偶極與偶極及電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合力等[6]。
1.2 殼聚糖簡(jiǎn)介
1.2.1 殼聚糖
甲殼素是由N-乙酰-2-氨基-2-脫氧-D-葡萄糖以β-1,4糖苷鍵的形式連接而成的多糖，也就是N-乙酰-D-葡萄糖胺的聚糖，又名幾丁質(zhì)、甲殼質(zhì)，是一種天然高分子化合物，屬于氨基多糖。主要存在于低等動(dòng)物，特別是節(jié)肢動(dòng)物，如蝦、蟹和昆蟲(chóng)的外殼，某些植物和菌、藻類細(xì)胞壁中。
殼聚糖(Chitosan,簡(jiǎn)稱CS)也稱甲殼胺，是甲殼素經(jīng)脫乙�；玫降囊环N天然陽(yáng)離子多糖(化學(xué)方程式如圖1.1所示)，化學(xué)名為(聚1,4-β-葡萄糖胺)。其的化學(xué)結(jié)構(gòu)是D-氨基葡萄糖通過(guò)β-1,4糖苷鍵結(jié)合而成[7]，殼聚糖是一種天然生物活性分子，它的應(yīng)用范圍廣泛，素有萬(wàn)能多糖的美譽(yù)[8]。

NaOH(40%)

圖1.1 殼聚糖的制備：甲殼素(a)和殼聚糖(b)
殼聚糖內(nèi)部分子存在高度取向和分子間強(qiáng)烈的氫鍵作用，使其晶體結(jié)構(gòu)較緊密而不溶于一般溶劑，但是溶于稀有機(jī)酸溶液，如醋酸、蟻酸、琥珀酸、乳酸和蘋(píng)果酸等。而殼聚糖的水不溶性、高粘度和在高pH值下會(huì)與蛋白質(zhì)凝結(jié)等缺點(diǎn)限制殼聚糖的研究應(yīng)用[9]，通過(guò)化學(xué)改性可以有效地提高殼聚糖的水溶性。
殼聚糖分子中含有-OH基、-NH2基、吡喃環(huán)、氧橋等功能基，使得殼聚糖具有活潑的化學(xué)性質(zhì)，容易被親電試劑進(jìn)攻，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。殼聚糖分子鏈吡喃糖環(huán)C-2上有氨基，C-6上有羧基，因此能一定條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，制備出具有新特性的衍生物。而且可以通過(guò)引入其側(cè)鏈基團(tuán)而賦予殼聚糖衍生物以新的生物活性，拓寬殼聚糖的應(yīng)用范圍。對(duì)殼聚糖的化學(xué)修飾研究較多的有殼聚糖的�；�、烷基化、羥基化、醛亞胺基化、硫酸酯化、羧甲基化、季銨化等，其中季銨化、羧甲基化和硫酸酯化的產(chǎn)物由于具有良好的水溶性而備受重視[10]。殼聚糖及其衍生物在生物化工、環(huán)保、食品、醫(yī)藥、生物材料等領(lǐng)域已有廣泛的研究和應(yīng)用。
1.2.2 ……（未完，全文共18301字，當(dāng)前僅顯示3292字，請(qǐng)閱讀下面提示信息。收藏《畢業(yè)論文：三甲基殼聚糖/聚乙烯醇共混膜的制備及其性能研究》）