壳聚糖/魔芋葡甘聚糖共混复合膜的制备与研究

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作为新型的天然可降解材料壳聚糖(C)和魔芋葡甘聚糖(KGM)共混复合膜有着良好的发展前景,但在该领域中的研究存在的主要问题有:一是成膜液的pH值对壳聚糖与魔芋葡甘聚糖共混复合膜的影响尚无探讨;二是共混膜的断裂伸长率较低;三是共混膜的吸水率太高。   本课题将通过成膜液的pH值、二者质量配比、加入两种增塑剂(丙三醇和山梨醇)和交联剂(戊二醛)几个方面采用物理共混法和化学交联法改进共混膜的缺陷,以提高膜的综合性能,并找出最佳成膜工艺条件。   1.由溶液pH值对壳聚糖(C)与魔芋葡甘聚糖(KGM)共混复合膜性能的影响研究表明:当pH值为5时,CK6、CK8、CK4三种共混复合膜的拉伸强度、断裂伸长率、透光率达到较高水平,共混复合膜的综合性能较好。   2.由质量配比对壳聚糖(C)与魔芋葡甘聚糖(KGM)共混复合膜性能的影响研究表明:两种大分子间的相互作用力随着魔芋葡甘聚糖含量的增加而增加,二者具有良好相容性和协同增效作用。当C/KGM的比例为4/6时二者之间的相容性最好且协同增效作用达到最大;此时,共混膜的拉伸强度达到最大为165.916MPa,与纯壳聚糖膜相比,共混膜的拉伸强度提高了近100%,与纯魔芋葡甘聚糖膜相比,共混膜的拉伸强度提高了近40%;透光率达到最大为90.5%,比原来两种纯物质膜的透光率均有提高;雾度达最低为1.76%,且与纯壳聚糖膜相比雾度下降了35.3%。   3.由增塑剂(丙三醇与山梨醇)对壳聚糖(C)与魔芋葡甘聚糖(KGM)共混复合膜性能的影响研究表明:当丙三醇与山梨醇的体积百分含量增大到1.25%时,CK4、CK6、CK8三种共混复合膜的断裂伸长率与未加增塑剂相比均提高4.3倍;而添加山梨醇的复合膜的断裂伸长率与未加增塑剂相比均提高3.7倍,与其体积含量为1.50%时相近。添加丙三醇的复合膜的断裂伸长率上升的幅度要比添加山梨醇复合膜的高近20%,而二者的拉伸强度和透光率则是相近的;制备综合性能较好的复合膜更适合选取丙三醇的体积百分含量为1.25%。   4.由戊二醛对加入1.25%丙三醇的壳聚糖(C)与魔芋葡甘聚糖(KGM)共混复合膜的影响研究表明:共混复合膜中戊二醛与壳聚糖发生了强烈的交联反应,共混膜的拉伸强度提高了1.4倍,膜的吸水率降低了62%,使得膜的耐水性增强。当戊二醛体积百分含量为1.00%时,CK4-5、CK6-5、CK8-5三种共混复合膜的拉伸强度、断裂伸长率、透光率、吸水率均达到较好水平。   由此得最佳工艺条件为:在pH值为5,壳聚糖(C)与魔芋葡甘聚糖(KGM)质量分数之比为4/6和6/4,丙三醇的体积百分含量为1.25%,交联剂戊二醛体积百分含量为1.00%时,所制备的共混复合膜具有较好的综合性能。
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