防紫外线、防电磁辐射PAN复合纳米纤维膜的制备及性能分析

为制备具有防紫外线、防电磁辐射双重功能的纳米纤维膜,在纯聚丙烯腈(PAN)溶液中加入二氧化钛(TiO_2)与纳米银颗粒(AgNPs),利用静电纺丝方法制备纯PAN和PAN/TiO_2、 PAN/AgNPs、 PAN/TiO_2/AgNPs复合纳米纤维膜,分析纳米纤维膜的微观形貌、紫外线防护性能、紫外线吸收性能和防电磁辐射性能。结果发现:当在纯PAN溶液中加入质量分数为0.50%的TiO_2及1.20%的AgNPs时,制备的PAN/TiO_2/AgNPs复合纳米纤维膜具有极好的紫外线防护功能和防电磁辐射功能,可用于开发具有防紫外线和防电磁辐射双重功能的纳米纤维纺织品。     

纳米Ag/纳米TiO_2/CS复合膜材料的抗大肠杆菌特性研究

以壳聚糖CS为基质,添加纳米Ag和纳米TiO_2两种抗菌剂所制备的复合膜,针对大肠杆菌的抗菌性研究。实验根据前期单因素实验结果,设计了纳米Ag/纳米TiO_2/CS复合膜材料的三个因素的3个水平的正交实验,制备了不同优化工艺参数下的纳米Ag/纳米TiO_2/CS复合膜材料。同时,对制备的复合膜进行了抗菌性实验。探讨了优化工艺参数下的最优抗菌效果的工艺参数。结果表明:抗菌性最优工艺是:壳聚糖的浓度为4%,硫酸银的浓度为0.05mol/L,二氧化钛为0.007%时,纳米Ag/纳米TiO_2/CS复合膜材料的抑菌效果最好。研究结果为壳聚糖制备成生物质复合抗菌膜提供了理论及实验参考。     

聚丙烯腈/二氧化钛纳米纤维的紫外线防护性能

为探讨纳米纤维的紫外线防护性能,在聚丙烯腈(PAN)溶液中加入紫外线屏蔽剂二氧化钛(TiO_2)并制备了纯PAN和复合PAN/TiO_2纳米纤维膜,利用扫描电子显微镜、紫外透射率分析仪等分析了纳米纤维的微观形态和紫外线防护性能。结果表明:复合PAN/TiO_2纳米纤维具有较小的直径;红外光谱图显示PAN/TiO_2纳米纤维不仅含有PAN的特征吸收峰,还含有TiO_2的特征吸收峰。TiO_2的加入有效增加了PAN/TiO_2混合纳米纤维膜的紫外线吸收性能和紫外线防护性能,纯PAN纳米纤维膜的紫外线防护因子(UPF)为30.72,PAN/TiO_2纳米纤维膜的UPF为1 096.21~1 865.49,且UPF随着TiO_2质量分数的增加而增大;TiO_2质量分数为0.5%时,PAN/TiO_2纳米纤维表面光滑,直径较小,紫外线防护性能较好。     

基于牛蒡提取液的壳聚糖膜改性研究

为改善壳聚糖膜性能,使用牛蒡提取液改性壳聚糖,制备不同配比的壳聚糖/牛蒡提取液复合膜。通过FTIR及SEM照片发现复合膜分子间形成氢键,表面较光滑、未出现分相。随着牛蒡提取液质量浓度增加,复合膜的抗拉强度先增加后减小,在0.10 g/m L时抗拉强度最大为(51.76±1.02)MPa;断裂伸长率先减小后增加,在0.12 g/m L时最大为(48.06±2.11)%;O_2、CO_2透过率和水蒸气透过率均先减小后增加,在0.08 g/m L时最小分别为(0.11±0.02)(nl·m)/(h·m~2·Pa)、(0.38±0.04)(nl·m)/(h·m~2·Pa)、(5.01±0.03)(mg·m)/(h·m~2·kPa),复合膜透氧系数/透CO_2系数1;接触角降低;抑菌率和·OH清除率增加,分别在0.10、0.08 g/m L时达到100%,比壳聚糖膜提升了2.8、6.7倍。研究结果为壳聚糖/牛蒡提取液复合膜的生产和使用提供了有益参考。     

微纤化纤维素-谷朊粉复合膜制备和性能研究

以谷朊粉作为基础成膜物质,添加不同质量分数(0%~10%)的微纤化纤维素(MFC)制备复合膜,并对其理化性质进行分析。结果表明:随着MFC添加量的增大,复合膜的厚度有所增加而透光性降低;机械性能得到改善,10%的MFC添加导致膜拉伸强度(TS)提高了9.2 MPa,而断裂延伸率(E)降低了55.02%;同时,膜的阻隔性能得到提高,10%的MFC添加量造成膜的水溶性降低了9.93%,水蒸气透过性(WVP)由最初的3.75×10~(-6) g·m/Pa·s·m~2降低到1.05×10~(-6) g·m/Pa·s·m~2,氧气透过率由49.8 meq/kg降低到34.9 meq/kg。此外,扫描电子显微镜(SEM)观察复合膜的微观结构发现随着MFC的加入,膜的微观结构变得多孔粗糙,断面不平整;另外,差示扫描量热仪(DSC)分析表明MFC提高了复合膜的热稳定性。MFC可作为一种有效的强化方法应用于谷朊粉基质膜的改良。     

改性纳米TiO_2-大豆分离蛋白抑菌保鲜膜的制备及其性能

选取表面改性的纳米TiO_2制备大豆分离蛋白(soy protein isolate,SPI)膜,以复合膜的抗拉强度、断裂伸长率、水蒸气透过率、透光性、透氧性、透二氧化碳性为评价指标,通过单因素试验和正交试验优化制膜最佳工艺。结果表明,复合膜的最佳成膜工艺条件为SPI添加量4.5 g/100 mL、改性TiO_2添加量2.0 g/100 mL、甘油添加量1.5 g/100 mL,其接触角为115.3°。傅里叶变换红外光谱仪实验结果表明,改性纳米TiO_2-SPI复合膜与纳米TiO_2-SPI复合膜、普通SPI膜在4 000~600 cm-1波数范围内呈现出相似的红外光谱,且由扫描电子显微镜以及原子力显微镜扫描结果可以看出,与纳米TiO_2-SPI复合膜及普通SPI膜相比,改性纳米TiO_2-SPI复合膜表面更为致密平整,表面性能表现更佳,改性纳米TiO_2-SPI复合膜的结构性质要优于纳米TiO_2-SPI复合膜及普通SPI膜。当改性TiO_2添加量为2 g/100 mL、365 nm波长紫外灯照射6 h时,复合膜对大肠杆菌和李斯特菌的抑菌性能最强,抑菌率达到91.14%和92.81%。改性纳米TiO_2-SPI复合膜具有一定的机械性能和良好的抑菌性能,在食品包装应用方面具有巨大潜力。     

PAN/TiO2抗菌复合纳米纤维的制备及性能研究

利用静电纺丝方法制备了聚丙烯腈/二氧化钛(PAN/TiO_2)抗菌复合纳米纤维,并测试分析了纳米纤维的微观结构和抗菌性能等。结果发现TiO_2的加入有效地减小了PAN/TiO_2复合纳米纤维的直径;当TiO_2的质量分数是0.5%时,PAN/TiO_2纳米纤维膜的拉伸强力最大为71.14 cN。抗菌性能定性测试显示PAN/TiO_2复合纳米纤维没有抑菌圈;但抗菌性能定量分析表明,PAN/TiO_2复合纳米纤维对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率都达到了90%以上,且随着Ti O2质量分数的增加,对金黄色葡萄球菌的抑菌率相应提高,但对大肠杆菌的抑菌率先增加后减小,在TiO_2质量分数为1.5%时达到最大的99.12%。当TiO_2质量分数相同时,PAN/TiO_2复合纳米纤维对金黄色葡萄球菌的抑菌率都略高于大肠杆菌。     

HBP-NH_2调控掺金纳米二氧化钛的制备及其光催化性能研究

利用端氨基超支化聚合物(HBP-NH_2)在调控制备纳米二氧化钛时,同步实现了纳米金的掺杂,制备了具有高效光催化活性的掺金纳米二氧化钛(Au-TiO_2)。比较研究了凝胶-水热法制备的纯纳米TiO_2和经HBP-NH_2调控制备的纳米Au-TiO_2在结构和性能上的差别。结果表明:掺金前后的纳米TiO_2粒径均在10~20nm,HBP-NH_2在调控掺杂纳米金的同时,能够明显改善纳米TiO_2颗粒的分散性能。随着Au/Ti元素摩尔比增加,掺金含量以及纳米TiO_2的光催化性能均逐渐增加且趋向于平衡。掺金纳米TiO_2对刚果红和亚甲基蓝的降解率分别能达到99%和98%。     

静电驻极mTiO2@PVDF电纺膜用于空气过滤

采用硅烷偶联剂KH570对TiO_2纳米颗粒进行改性并掺杂到PVDF溶液中,通过静电纺丝工艺制备出改性TiO_2掺杂PVDF(mTiO_2@PVDF)电纺膜,再对mTiO_2@PVDF电纺膜进行静电驻极处理。通过粒径测试、红外光谱分析、紫外-可见光吸收光谱分析等表征TiO_2纳米颗粒的改性效果,并对静电驻极处理后的mTiO_2@PVDF电纺膜的表面形貌与结构、孔径分布、透气性能、拉伸性能、驻极性能、拒水性能和过滤性能等进行测试。结果表明:mTiO_2纳米颗粒掺杂量为5.0%(质量分数)时,mTiO_2@PVDF电纺膜的综合性能最佳,水接触角为122.3°,表面电势达到-9.0 kV左右,过滤效率为98.627%;当mTiO_2@PVDF电纺膜的面密度为2.2 g/m~2时,其过滤性能最佳,过滤效率为98.799%,过滤阻力为90 Pa。该结果显示静电纺丝技术结合静电驻极技术可获得高效低阻的纳米纤维过滤材料。     

基于静电相互作用的聚丙烯酸钠强化胶原纤维膜

为了提高胶原纤维膜的性能,基于聚丙烯酸钠的负电性与酸膨胀的胶原纤维的正电性,利用其静电相互作用原理,采用质量分数为0.1%~1.0%的聚丙烯酸钠强化胶原纤维膜,评价了其对膜性能的影响。结果发现:随着聚丙烯酸钠质量分数的增加,成膜液的Zeta电位有显著变化(P0.05),表明其静电相互作用增强。加入聚丙烯酸钠后,复合膜的拉伸强度逐渐增大,最高达到纯膜的1.50倍;断裂延伸率、透光率和水蒸气透过率下降,其中,水蒸气透过率最低为1.30×10~(-12)g/(cm·s·Pa);膜热稳定性分析表明,复合膜降解温度提高,膜厚无明显变化,扫描电子显微镜显示聚丙烯酸钠-胶原纤维复合膜更致密。当聚丙烯酸钠的质量分数为0.3%时,复合膜的综合性能较佳,拉伸强度为37.60 MPa,断裂延伸率为14.20%,透光率为48.70%,水蒸气透过率为1.30×~(-12)/(cm·s·Pa)。此外,红外分析也显示复合膜的构象发生了变化。静电相互作用导致了聚丙烯酸钠与胶原蛋白的作用增强及其膜性能的变化,适宜的添加量可有效地改良胶原纤维膜的性能。     

玉米醇溶蛋白/纳米二氧化钛复合膜的制备及性质

用溶胶-凝胶法水解四异丙氧基钛(TTIP)制备纳米级二氧化钛(TiO2)粒子,利用该纳米TiO2粒子,用涂膜法制备玉米醇溶蛋白/纳米TiO2复合膜,分析膜中TiO2含量对复合膜性质的影响。复合膜中TiO2含量为14%时,复合膜的拉伸强度最大为35.2MPa,断裂伸长率为3.0%,水蒸气透湿率为169.9g/(m2.24h);复合膜的光催化实验表明其具有较强的抗菌作用;扫描电子显微镜和原子间力显微镜观察复合膜结构,可以看出TiO2粒子均匀地分布于复合膜中。     

琼脂/魔芋葡甘聚糖/乙基纤维素复合膜的制备与性能分析

为了开发出一种具有良好疏水性能的食品包装材料,本实验以琼脂/魔芋葡甘聚糖（agar/konjac glucomannan,AK）为基材,将乙基纤维素（ethyl cellulose,EC）与其复配制成琼脂/魔芋葡甘聚糖/乙基纤维素（agar/konjac glucomannan/ethyl cellulose,AKE）三元复合膜,并探究EC的添加量对复合膜微观结构、机械性能以及耐水性的影响。采用扫描电子显微（SEM）、傅立叶红外光谱仪（FTIR）以及X射线衍射仪（XRD）对复合膜的微观结构进行表征,并测试了其机械性能、溶胀率、溶失率以及水蒸气透过率（WVP）。微观结果表明,AKE复合膜中EC分子链未完全延展,且EC的加入抑制了琼脂的结晶;性能测试的结果表明,与AK膜相比,添加25%乙基纤维素的AKE复合膜,其断裂伸长率（15.08%）最大,水蒸气透过率（9.88×10?12·g·cm/(cm2·s·Pa)）最小,溶失率从40.70%降低至25.64%。因此,乙基纤维素的加入提高了复合膜的延展性,并使AKE复合膜具有良好的耐水性。     

改性玉米苞叶纤维素/纳米滑石粉/豌豆淀粉复合膜的制备及性能表征

为开发绿色可降解的食品包装材料,本文以豌豆淀粉（pea starch,PS）为主要成膜基质,改性玉米苞叶纤维素（modified corn bract cellulose,MCBC）、纳米滑石粉（nano talcum powder,NTP）为增强材料,甘油为增塑剂,共混流延制备复合膜,测定其膜性能,并用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱对复合膜进行表征,最后对其进行热重分析与降解性分析。结果表明,经单因素实验及正交试验得到最佳复合膜制备工艺为PS 8%,甘油2.5%,MCBC 0.8%,NTP 0.15%,在此条件下制得的复合膜厚度为0.042 mm,透光率32.58%,抗拉强度32.48 MPa,断裂伸长率33.61%,水蒸气透过率0.19×10?10 g/（m·s·Pa）,透油系数0.006 g·mm/m2d,吸水率55.79%,溶解度18.04%。扫描电子显微镜（scanning electron microscopy,SEM）结果显示,复合膜表面光滑均匀,结构致密;傅里叶红外光谱（Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR）结果显示,MCBC、NTP、PS三者之间相容性良好,分子间氢键作用增强;热重分析（thermal gravimetric analyzer,TGA）结果显示,复合膜热分解温度为318.12 ℃,热稳定性提高;降解性分析表明土壤掩埋8 d时自然降解率为96.47%,可完全生物降解,本研究为MCBC/NTP/PS复合膜在食品工业中的应用提供了参考。     

改性处理对大豆分离蛋白/壳聚糖/黑木耳多糖复合膜性质的影响

利用超声波、微波、紫外光及其协同改性制备大豆分离蛋白、壳聚糖、黑木耳多糖复合膜,研究不同改性方法对膜性质影响。结果表明：超声波、微波、紫外光改性处理可改善膜的机械性能、阻隔性能,其中超声波微波协同改性作用最明显,膜的抗拉强度和断裂伸长率达到最大值（21.67 MPa和78.02%）;水蒸气透过系数和氧气透过率达到最小值（1.34×10－12 g/（cm·s·Pa）、0.47×10－2 g/（m2·d））。超声波微波协同改性亦可显著增加膜的亮度和白度,提高膜的透光率。利用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱和热重分析对复合膜进行表征,表明经过超声波、微波、紫外光改性处理加强了膜分子间氢键作用,形成致密、稳定的网络结构,提高了复合膜热稳定性。     

玉米淀粉/蛋壳粉复合膜的制备及性能分析

以玉米淀粉(corn starch,CS)和蛋壳粉(eggshell powder,ESP)为主要成膜基材制备CS/ESP复合膜。研究CS质量浓度、ESP添加量、丙三醇(glycerol,Gly)添加量3个因素对CS/ESP膜抗拉强度(tensile strength,TS)、断裂伸长率(elongation at break,EB)、水蒸气透过系数(water vapour permeability,WVP)和氧气透过率(oxygen permeability,OP)的影响。在此基础上采用主成分分析法对膜性能进行综合评价,并通过响应面法优化试验得到CS/ESP膜制备的最佳工艺参数,具体如下:CS质量浓度4.9 g/100 mL、Gly添加量49%(m/m)、ESP添加量1.9%(m/m),对应CS/ESP膜的TS、EB、WVP和OP分别为4.97 MPa、109.12%、1.31×10~(-12)g/(cm·s·Pa)和1.19×10~(-5)cm~3/(m~2·d·Pa)。傅里叶变换红外光谱分析表明ESP和CS具有较好的相容性。X射线衍射和热重分析结果表明ESP的添加提高了CS/ESP膜的结晶度和热稳定性。扫描电子显微镜分析表明CS/ESP膜具有光滑的表面和断面形貌,没有明显的突起和腔。     

玉米秸秆纳米纤维素-淀粉膜的制备工艺优化及性能分析

本研究利用玉米秸秆纳米纤维素、玉米秸秆淀粉等作为成膜基材,通过共混流延法制备玉米秸秆纳米纤维素-淀粉膜。通过单因素实验和正交试验,对制备的纳米纤维素-淀粉膜的性能进行测定,考察各成膜基材对纳米纤维素-淀粉膜的机械性能、透湿系数、透光率、水溶性和透氧系数的影响,最终确定成膜液最佳配方组合:淀粉10.0%（W/V）、纳米纤维素5.0%（W/V）、羧甲基纤维素钠1.6%（W/V）、甘油2.3%（V/V）。在最优工艺条件下制备的纳米纤维素-淀粉膜综合效果最佳,并测得性能指标,膜厚（0.063±0.050）mm,抗拉强度14.92 MPa,断裂伸长率64.75%,透湿系数为2.19×10?12 g·m/m2·s·Pa,透光率87.60%,溶解时间97.00 s,透氧系数2.75×10?14 cm3·cm/cm2·s·Pa。     

紫外照射下聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯/纳米复合膜的性能和纳米成分的迁移

为探究紫外光（ultraviolet,UV）照射对聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（poly (butyleneadipate-co-terephthalate),PBAT）的影响,本实验研究了PBAT/纳米ZnO和PBAT/纳米TiO2复合膜的性能及纳米成分在UV照射前后向3 g/100 mL乙酸溶液迁移的情况,并通过衰减全反射傅里叶变换红外光谱、场发射扫描电子显微镜、X射线衍射表征并分析变化原因。结果表明,未经UV照射时,两种纳米颗粒的加入对复合膜阻隔性的影响较小,纳米ZnO使复合膜的拉伸强度下降22.88%～40.99%,断裂伸长率下降至纯PBAT的86.07%～90.98%,最大迁移量为11.82 mg/kg。纳米TiO2的加入对复合膜的拉伸强度影响较小,断裂伸长率下降至纯PBAT的73.48%～87.18%,未检测到其迁出（方法检出限为0.009 mg/kg）。随UV照射时间延长,复合膜的断裂伸长率和拉伸强度均逐渐降低,但相同照射时间下,PBAT/纳米ZnO力学性能的下降程度低于纯PBAT和PBAT/纳米TiO2。在UV照射2 d后,复合膜的透氧系数显著增大（P＜0.05）,透湿系数变化较小;纳米ZnO的最大迁移量为16.66 mg/kg,而仍未检测到纳米TiO2迁出;且复合膜酯键断裂,结晶度降低,表面变得粗糙,产生破裂的孔洞。综上,UV照射破坏了PBAT纳米复合膜的结构,使其性能降低,纳米ZnO可在一定程度上抑制复合膜力学性能的下降,但其迁移量会逐渐增加。     

海藻酸钠-结冷胶复合膜的性能与应用研究

将海藻酸钠-结冷胶复合膜与其他海藻酸钠复合膜进行性能对比,突出优越性,同时探究该复合膜的应用方向。选取明胶和硬脂酸分别与海藻酸钠复合成膜,测定不同膜液总浓度、组分比例、交联浓度条件下的透水率和溶胀度情况,和海藻酸钠-结冷胶复合膜进行抗水性对比;测试该复合膜的耐油性和耐盐水情况以考察在其他方面的可应用性。结果表明:海藻酸钠-结冷胶复合膜相对其他两种复合膜抗水性更高,在油温超过80℃后透油率和溶胀度趋于稳定,分别为2.867×10^-7 g/(m·s·Pa)和11.13%;其对盐水的阻隔性能对盐水浓度的变化不敏感,透水率和溶胀度分别为7.78×10^-7 g/(m·s·Pa)、71.9%。     

乳清浓缩蛋白与卵清蛋白复合膜的制备及其性能

本文以乳清蛋白（Whey protein concentrate,WPC）和卵清蛋白（Egg white protein,EWP）为成膜基质,添加5 U/g_蛋白转谷氨酰胺酶（Transglutaminase,TG）制备WPC/EWP复合膜,分别研究WPC和EWP质量比、膜液pH、甘油添加量对WPC/EWP复合膜结构及性能的影响。结果表明,当WPC/EWP质量比为1:3,成膜液pH为8,甘油添加量为35%时,电镜结果表明形成的复合膜结构致密无孔隙,红外结果显示WPC和EWP有较好的相容性。WPC/EWP复合膜的水蒸气透过率为2.08×10?10 g·s?1m?1Pa?1,透光率为73.90%,抗拉强度为1.60 MPa,断裂伸长率为151.96%。WPC、EWP和甘油在膜液pH为8时具有良好的融合性,能显著（P<0.05）提高WPC/EWP复合膜的机械性能。