增容纳米纤维素/聚乳酸复合材料的制备与性能

采用接枝共聚法制备了马来酸酐和丙烯酸丁酯双单体接枝聚乳酸（PLA）共聚物（mPLA）,然后以mPLA为增容剂,通过溶液浇铸法制备纳米纤维素（NCC）/PLA复合材料。采用SEM、DSC、TG、广角X射线衍射（WXRD）、力学和降解性能测试研究了mPLA对NCC/PLA复合材料的结构和性能的影响。结果表明:mPLA在PLA与NCC之间起到了良好的界面增容作用,促进了NCC在PLA基体中的分散。更精细分散的NCC促进了PLA的结晶成核,复合材料的结晶温度降低,结晶度提高;NCC/mPLA/PLA复合材料的力学性能随着mPLA含量增加呈先上升后下降的趋势,当mPLA含量为8%时,复合材料的拉伸强度和弹性模量与未添加mPLA的复合材料相比,分别提高了30.2%和41.4%;亲水性的NCC加速了NCC/PLA复合材料的降解,加入mPLA后,复合材料的降解速率有所减慢,但仍然快于纯PLA的降解。      

改性纳米二氧化钛光催化降解聚乙烯薄膜的研究

以硬脂酸钠改性的纳米TiO2为光催化剂,与LDPE树脂制备了nano-TiO2/PE复合薄膜.研究了该薄膜在紫外光照射条件下的降解性能,并进行了SEM、FI-IR、VHX-100数码显微镜等分析,测试了薄膜经辐照前后的力学性能、质量变化和分子量变化.研究结果表明,该薄膜在紫外光照射下降解性能明显提高,薄膜在40W、254nm的紫外光照射120h后,粘均分子量(Mη)降低27.1%,拉伸强度降低49.1%,断裂伸长率降低91.3%;照射144h后质量损失达16%(质量分数);辐照后薄膜的羰基含量升高.     

热塑性淀粉/NCC纳米复合薄膜的制备及性能

先用硫酸水解微晶纤维素制得纳米纤维素晶体(NCC),再用溶液浇铸成膜法制得甘油塑化热塑性淀粉/NCC纳米复合薄膜,并考查NCC含量对纳米复合薄膜性能的影响.结果表明:当NCC含量小于9%时,拉伸强度和断裂伸长率均随NCC含量增加而增大,热稳定性也增强;当NCC含量增加到12%时,力学性能和热稳定性反而变差.添加不同含量NCC后,纳米复合薄膜的吸水率没有明显改变,透光率有所降低.     

聚乳酸/纳米纤维素可降解食品包装薄膜的研究及其在西兰花保鲜中的应用

在能源危机和环境恶化的双重压力下,食品包装逐渐朝着节能环保方向转型。聚乳酸(PLA)因原料可再生且降解性能优异而成为绿色食品包装材料的主力军,用同样具有生物降解性的高强度填充粒子纳米纤维素(NCC)改性聚乳酸,不仅能获得一种高性能复合包装材料,而且还符合可持续发展的时代潮流。本文以聚乳酸为基材、纳米纤维素为改性剂、聚乙二醇(PEG)为界面相容剂,制备得到一系列可降解食品包装薄膜。研究了纳米纤维素含量对复合薄膜表面形貌、热性能、力学性能、渗透性能以及透光性能的影响,考察了不同薄膜包装对西兰花常温贮藏的保鲜效果,并探索了聚乙二醇和纳米纤维素对聚乳酸复合材料降解性能的影响及作用机理。主要研究结果如下:1.采用溶液浇铸法制备一系列不同纳米纤维素含量的聚乳酸/纳米纤维素复合薄膜。利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察薄膜的表面形貌,发现当纳米纤维素添加量小于4wt%时可被聚乙二醇完全包裹并在聚乳酸中均匀分散……2.分别用纯聚乳酸薄膜、PLA/N0/P10复合薄膜以及PLA/N2/P10复合薄膜包装西兰花…….3.将纳米纤维素和聚乙二醇以不同比例与聚乳酸熔融共混制备聚乳酸/纳米纤维素复合材料,随后进行为期60天的模拟体液降解实验……     

PLA/PBAT薄膜的光氧老化行为

采用差热扫描量热仪(DSC)、动态热机械分析仪(DMA)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和万能拉伸试验机研究了在紫外光照射过程中聚乳酸/己二酸-对苯二甲酸-丁二酯共聚物(PLA/PBAT)薄膜的结晶性能、动态热机械性能、不同官能团含量以及力学性能。实验结果表明,经紫外光照射后,PLA/PBAT薄膜的结晶能力变强,结晶度增大;储能模量减小,玻璃化转变温度升高,链段运动多样性增加,链段松弛变得容易;CH—含量减少,同时C=O和—OH含量增大;力学性能降低,且取向对于力学性能的降低幅度有重要影响。最后作者还给出了PLA/PBAT薄膜在紫外光照射过程中的降解机理。     

光氧化TiO_2/PEO/LDPE复合薄膜的生物降解性能

以聚氧乙烯(PEO)为亲水改性剂、纳米TiO_2颗粒作为光催化助氧剂,与低密度聚乙烯(LDPE)树脂复合制备了光氧化-生物降解TiO_2/PEO/LDPE纳米复合薄膜。通过密封堆肥和土壤微生物的降解实验,研究了该复合薄膜在空气中紫外光氧化降解后的生物降解性能。结果表明,TiO_2/PEO/LDPE复合薄膜在UVA340的紫外光照射600h后,发生了明显的降解,羰基指数增大,产生了大量羰基类的化合物,结构发生明显的破坏;光氧化后的薄膜碎片经过180d的堆肥或254d的土壤微生物降解后,其矿化率达到15.26%,薄膜表面长满了孢子及大量的菌丝,能够为微生物的生长提供所需的碳源。PEO的加入能提高纳米TiO_2在LDPE基体中的亲水性,从而提高其光催化氧化活性,使得LDPE薄膜的光氧化降解程度明显增大,有利于其后续的生物降解。     

射频磁控共溅射制备光催化Ag-TiO2薄膜

采用射频磁控共溅射法制备Ag-TiO2复合薄膜,通过控制Ag靶的溅射时间可调节Ag与TiO2的比例.所制备的Ag-TiO2薄膜为锐钛矿结构.通过紫外光照降解亚甲基蓝溶液和循环伏安法研究Ag-TiO2薄膜光催化及光电化学特性.实验结果表明:掺1.5% Ag的Ag-TiO2薄膜在紫外光照射下能增强亚甲基蓝溶液的降解并得到更大的光生电流.这种光催化的增强主要是由于光生电子-空穴对的复合被抑制的结果.     

水解氧化锌纳米复合结构光催化降解性能研究

利用滚压振动磨在干法室温条件下制备出形状规则的纳米锌粉,在260℃下与水蒸汽接触发生水解氧化还原反应,得到氧化锌纳米复合结构.其特征是棒状和块状纳米结构共存,具有良好的分散性,氧和锌的原子比接近2:3.将这种复合纳米结构用于光催化降解甲基橙溶液,在距离40cm的20W紫外灯照射下,研究了不同初始浓度、光催化剂添加量和水解温度对氧化锌纳米复合结构光催化降解性能的影响.在50mL初始浓度为10mg/L的甲基橙溶液中,添加260℃下水解生成的氧化锌纳米复合结构400mg,在10min内降解率可达80%.以上.     

纳米SiO_2驻极体/聚乳酸复合熔喷非织造材料的制备及性能

采用纳米SiO_2为驻极体,经过表面改性与聚乳酸(PLA)复合,利用双螺杆挤出机制备了纳米SiO_2/PLA复合熔喷切片,并通过工业级熔喷生产线试制了纳米SiO_2/PLA复合熔喷非织造材料。利用FTIR分析了纳米SiO_2的表面改性效果,利用DSC分析了纳米SiO_2/PLA复合熔喷切片在熔喷快速冷却条件下的结晶性能,利用滤料综合性能测试台和SEM研究了纳米SiO_2/PLA复合熔喷非织造材料的过滤性能及微观形貌,最后采用质量损失法评估了纳米SiO_2/PLA复合熔喷非织造材料的降解性能。研究结果表明:经表面改性处理,纳米SiO_2表面附上了有机活性基团;在100℃/min的冷却条件下纯PLA的结晶分数较低,纳米SiO_2驻极体的加入有助于PLA的结晶;少量纳米SiO_2驻极体的添加可显著提高PLA复合熔喷非织造材料的过滤效率,其中质量分数0.75%的纳米SiO_2添加量可使过滤效率达到99.69%,接近商用高效空气过滤器(HEPA)级聚丙烯(PP)过滤效率;在中性水解环境下,纳米SiO_2/PLA复合熔喷非织造材料具备可降解性能,经8个月质量降解至79.57%。     

静电纺丝法制备PLA/CNCs纳米复合薄膜及其性能研究

采用静电纺丝法成功将纳米纤维素晶体(CNCs)植入聚乳酸(PLA)基体中,制备出网状结构的绿色纳米复合材料,并探讨了PLA/CNCs薄膜的微观形貌、结晶度、热学性能和机械性能随CNCs添加量的变化趋势。结果表明,随着CNCs添加量的增加,静电纺PLA/CNCs纳米复合材料薄膜珠状纤维减少,纤维直径增大;纳米复合纤维薄膜的结晶度提高了87.9%;纳米复合纤维薄膜的最大热解温度由369.36℃提升到380.02℃;纳米复合纤维的拉伸性能随CNCs添加量的增加而显著提高,CNCs添加量为11%(质量分数)时得到的最大拉伸力和拉伸强度最大分别为3.76N和4.58MPa,与纯PLA薄膜相比分别提高了289%和159%。     

大黄素/聚乳酸物复合薄膜的制备及抗凝血研究

药物洗脱支架具有良好的抗增生性能,对血管支架内再狭窄起到很好的抑制作用,但其抗凝血性能仍有待改善.大黄素(emodin)是一类具有抗增生以及抑制血小板黏附聚集等特性的中药提取物,有望成为药物洗脱支架的选用药物.本文以可降解高分子材料聚乳酸(PLA)为载体制备了浓度为3%(质量分数)、5%(质量分数)的大黄素复合薄膜.采用傅立叶变换红外光谱研究了复合薄膜的组成成分,用体外血小板粘附实验和部分凝血活酶时间(APTT)表征复合薄膜的体外抗凝血性能.结果显示大黄素与PLA的特征峰在复合薄膜的红外图谱中均有出现,复合薄膜的血小板粘附和聚集数量减少且APTT长于纯PLA薄膜,这都表明大黄素/聚乳酸复合薄膜的抗凝血性能优于纯PLA薄膜.     

拟用于可穿戴气敏传感器的二氧化钛/纳米纤维素复合膜制备及表征

使用纤维素酶和木聚糖酶(酶活比9:1)组成总酶活为10U/mL的复合酶液,以桉木浆为原料在50℃水解12h,获得平均长度约625nm、平均直径50nm的棒状纳米晶纤维素(NCC)。以所制备的NCC为原料,采用真空抽滤法获得了透明柔性NCC膜,其弹性模量为8178MPa,抗张强度为33MPa,透光度为90.86%,裂断应变为99%,表明NCC膜具有良好的力学性能和透光性,可用作柔性器件的基底材料。然后,进一步在NCC中加入气敏材料纳米二氧化钛(TiO2)胶体,采用真空抽滤法获得了TiO2/NCC复合膜。研究结果表明,添加少量TiO2(1%、2%、4%)的TiO2/NCC复合膜依然具有良好的透光度(90%以上)与物理性能(弹性模量4906MPa、抗张强度37MPa、裂断应变45%)。在室温下,TiO2/NCC复合膜对氨气具有气敏响应,以及良好的选择性和稳定性。这些研究结果为制备高性能的TiO2/NCC可穿戴气敏传感器的进一步研究奠定了良好基础。     

Photocatalytic activity of vanadium-doped titania-activated carbon composite film under visible light

A V-doped titania-activated carbon composite film was prepared by a modified sol-gel method under mild condition. X-ray diffraction analysis revealed that the titania was a pure anatase phase. From scanning electron microscopy and N₂ adsorption-desorption measurements, we found that the composite film was porous since it formed a micro-nano structure. The photocatalytic activity of such film was evaluated through degradation of azo-dye Reactive Brilliant Red under visible light, and was compared to commercially available TiO₂, pure titania and vanadium-doped titania films. Results showed that the photocatalytic activity was enhanced a lot. It was due to expansion of the absorption edge by vanadium doping, and the synergistic effect of activated carbon with titania. Furthermore, the hydrophilic property of the as-prepared composite film was superior to other samples.     

纳米纤维素/壳聚糖复合膜的制备和性能

目的获得力学性能和阻隔性能优异的食品包装用壳聚糖膜。方法通过超声法由糠醛渣纤维素制备纳米纤维素(NCC),将其与壳聚糖(CS)共混流延制备纳米纤维素/壳聚糖复合膜(NCC-CS)。结果复合膜中NCC质量分数为5%时,NCC-CS的拉伸强度比纯CS膜提高了30%,NCC-CS的透湿量比纯CS膜降低了24%。SEM分析结果表明NCC-CS复合膜微观结构致密。FT-IR和XRD的分析结果表明CS与NCC间存在着较强的相互作用。结论 NCC的加入对CS膜的力学性能和阻隔性能的提高有促进作用。     

ATBC含量对PLA/PCL复合包装膜性能的影响

目的研究增容剂含量对PLA/PCL复合包装膜性能的影响。方法将不同含量的乙酰柠檬酸三丁脂(ATBC)加入到PLA和PCL树脂中,并搅拌均匀,而后熔融挤出,先造粒后吹膜制得ATBC/PLA/PCL共混膜。对制得的包装膜进行扫描电镜分析,观察其微观断面,并进行力学性能测试,以获得其断裂伸长率和拉伸强度,采用DSC测试分析其熔融结晶行为,并进行氧气透过性测试,以获得其阻隔性能。结果 ATBC对改善PLA与PCL的相容性具有积极作用,显著提高了复合膜的断裂伸长率,从6%提高到250%;随着ATBC含量的增加,复合膜的氧气透过性能先增大后降低,并对复合膜的玻璃化转变温度和熔融温度有影响。结论当ATBC的质量占树脂总质量的8%时,共混膜具有最佳的性能。     

The effect of the presence of Ag nanoparticles on the photocatalytic degradation of oxalic acid adsorbed on TiO2 nanoparticles monitored by ATR-FTIR

Photocatalytic degradation of oxalic acid adsorbed on the Ag/P25 TiO₂ composite nanoparticle films were investigated using ATR-FTIR technique under UV irradiation. Ag/P25 TiO₂ composite nanoparticle films with various Ag content were tested. Topography and chemical structure/composition of the composite nanoparticle films were analyzed by AFM and XPS respectively. It was found that in the degradation reaction of the oxalic acid, the presence of only 2% Ag nanoparticles leads to six times more oxalic acid degradation compared to that degraded in the presence of pure P25 TiO₂ nanoparticles. The degradation rate of the oxalic acid is three times higher in the case of Ag/TiO₂ composite nanoparticle film than in the case of pure TiO₂ nanoparticles. It was observed that both the rate of oxalic acid degradation and the degraded amount of the oxalic acid were significantly affected by Ag incorporation.     

羧甲基纤维素增强膜的制备及性能

目的为了获得一种可用于食品包装的羧甲基纤维素增强膜。方法以羧甲基纤维素(CMC)为成膜基底,甘油为增塑剂,分别将质量分数为1%,3%,5%和10%的纳米纤维素(NCC)添加到CMC中,共混流延制备羧甲基纤维素增强膜(CMC-NCC)。结果 NCC的加入,提高了CMC的力学性能和对水蒸气的阻隔性能,还提高了CMC的热性能。FT-IR分析结果表明,CMC与NCC两者间形成了分子间氢键;XRD分析结果表明,NCC可以改变CMC的结晶排列。当添加质量分数为5%的NCC时,CMC-NCC的拉伸强度比纯CMC膜提高了25.6%,断裂伸长率降低了21.3%,透湿量降低了9%,热稳定性提高了2%,透光率维持在87%以上。结论 CMC增强膜具有力学性能高、阻湿性能好等优点,NCC提高了CMC的成膜品质。     

聚乳酸/茶多酚复合包装膜的制备及性能

目的 对比不同制备方法对复合包装膜性能的影响,以获取具有优良保鲜性能的食品包装膜及其制备方法.方法 以可降解生物材料聚乳酸(PLA)为基材,掺杂茶多酚(TP)活性物质,分别采用静电纺丝法和流延法制备不同质量比的PLA/TP复合包装膜,通过扫描电镜、接触角测试、溶胀性测试、水蒸气透过性测试及抗氧化性测试分析薄膜的形貌和理化性能,并对2种方法制备的复合膜的TP释放行为和草莓保鲜性能进行对比分析.结果 流延膜呈致密多孔结构,纺丝膜呈多层纳米纤维叠加结构;2种复合膜的接触角均随TP质量分数的增加而减小,当TP质量分数从0％增加至20％时,流延膜的接触角从62.70°±3.09°减小至44.08°±2.24°,呈亲水性,纺丝膜的接触角从124.39°±1.69°减小至112.90°±2.42°,呈疏水性,且流延膜的水蒸气透过量随TP质量分数增加而增大,当TP质量分数为20％时,水蒸气透过量增大至(396.93±16.36)g/(m2·d);纺丝膜的溶胀性远高于流延膜,当TP质量分数为20％时,纺丝膜的溶胀率高达347.63°±5.36°,流延膜的溶胀率仅为13.36°±0.56°;随着TP质量分数增加,流延膜和纺丝膜的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基清除率均逐渐提高,最高分别达(89.76±1.4)％和(97.26±1.25)％;2种膜中TP的释放行为均符合先快后慢的规律,且随着TP质量分数增加而增大,不同流延膜在720 h后累积释放百分比范围为50％～85％,纺丝膜在240 h后基本释放完全,累积释放百分比为75％～95％;流延膜比纺丝膜对草莓的保鲜效果更优,分别将草莓的货架寿命延长至18 d和9 d.结论 流延法制备的复合膜具有亲水性、高水蒸气透过性、高抗氧化性能和优异缓释性能,能有效延长草莓的货架寿命至18 d;纺丝膜制备的复合膜具有疏水性、高溶胀率、优异抗氧化性能,但释放速率快,能有效延长草莓的货架寿命至9 d.     

Ag~+/TiO_2-ZnO纳米复合薄膜的制备及双亲性能

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2薄膜、TiO2-ZnO纳米薄膜和Ag+/TiO2-ZnO纳米薄膜。通过X射线衍射和原子力显微镜表征了样品的晶相、晶粒尺寸和形貌。以水(H2O)作为极性溶液参照物、苯(C6H6)作为非极性溶液参照物,研究了掺杂量、煅烧温度、表面处理对薄膜光致双亲性的影响。结果表明:在ZnO/TiO2复合薄膜中,适量掺杂Ag+会提高其双亲性,摩尔比为1%时最佳。煅烧温度的不同能够导致薄膜的晶粒粒径、晶型及薄膜表面的粗糙度发生变化,从而影响薄膜的双亲性能。煅烧温度为550℃、经酸溶液或热处理后Ag+/TiO2-ZnO纳米薄膜的双亲性最佳,其晶粒粒径约为21.1nm。此时,亲水角和亲油角分别为2°和0.5°。Ag+/TiO2-ZnO纳米薄膜的双亲性明显高于纯TiO2和TiO2-ZnO纳米薄膜。