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季铵盐壳聚糖及其复合膜的研制与性能评价

作　者: 邹燕
导　师: 黄中华
学　校: 南京理工大学
专　业: 环境工程
关键词: 壳聚糖 羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖 季铵盐壳聚糖膜 有机-无机杂化膜 抗菌性
分类号: TB383.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


以2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(GTMAC)对壳聚糖(CTS)进行异相季铵化接枝改性,通过正交实验制备了不同取代度的2-羟丙基-3-三甲基氯化铵壳聚糖(HTCC),并采用溶液共混法,即在GTMAC对CTS进行季铵化接枝反应的同时,引进无机纳米Ti02,制备了新型有机-无机季铵盐壳聚糖/TiO2杂化膜(HTCC/TiO2)。通过傅立叶红外光谱(FTIR)、氢核磁共振(1H-NMR)、X-射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)和扫描电镜(SEM)对HTCC和HTCC/TiO2杂化膜等的结构及微观形貌进行了表征。此外,对比考察了HTCC与CTS的抗菌性能,并对HTCC/TiO2杂化膜、壳聚糖膜(CTS膜)和季铵盐壳聚糖膜(HTCC膜)的抗菌、机械等性能进行了评价。结果表明,CTS分子链中的活性氨基(-NH2)被GTMAC部分取代,随着取代度的增加,HTCC的抗菌性、耐酸性及水溶性较CTS均有所增强。实验获得了分散均匀的HTCC/TiO2杂化膜,其最佳制备条件为：CTS铸膜液浓度为2.0wt%, pH为3.5,物料摩尔比nCTS:nGTMAC为1：0.5,Ti02投加量为1.0wt%(相对于CTS),干燥温度为60℃。在此条件下制备的杂化膜具有良好的机械强度(78.33MPa)、断裂伸长率(139.72%)和较低的吸水率(135.53%)。抗菌结果显示,膜对E. coli和Bacillus的抗菌性能大小：HTCC/Ti02杂化膜>HTCC膜>CTS膜；并且同一种膜对E. coli的抗菌效果均明显优于对Bacillus。此外,HTCC膜与HTCC/TiO2杂化膜的水汽透过率和离子交换容量(IEC)均比CTS膜高,但Ti02含量对杂化膜水汽透过率和IEC影响不明显。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-9
1 绪论  9-19
  1.1 引言  9
  1.2 壳聚糖及其改性衍生物的应用  9-12
    1.2.1 酰基化改性及其应用  9-10
    1.2.2 烷基化改性及其应用  10
    1.2.3 羧基化改性及其应用  10-11
    1.2.4 季铵盐改性及其应用  11
    1.2.5 交联改性及其应用  11-12
    1.2.6 接枝共聚改性及其应用  12
  1.3 壳聚糖改性膜材料的制备及其应用  12-15
    1.3.1 制备方法  12-14
    1.3.2 壳聚糖改性膜材料的应用  14-15
  1.4 无机纳米二氧化钛添加剂  15-16
  1.5 主要研究内容及研究思路  16-19
    1.5.1 选题的意义  16
    1.5.2 研究内容及创新点  16-17
    1.5.3 实验路线图  17-19
2 羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的研制及其抗菌性能研究  19-34
  2.1 引言  19
  2.2 实验部分  19-25
    2.2.1 实验试剂与仪器  19-20
    2.2.2 实验装置  20
    2.2.3 羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖(HTCC)的制备  20-21
    2.2.4 正交实验设计  21
    2.2.5 CTS和HTCC理化性质测定  21-23
    2.2.6 HTCC和CTS的结构表征  23-24
    2.2.7 HTCC抗菌性能研究  24-25
  2.3 结果与讨论  25-32
    2.3.1 HTCC正交实验结果分析  25-26
    2.3.2 HTCC和CTS的结构表征  26-31
    2.3.3 CTS和HTCC抗菌性能比较  31-32
  2.4 本章小结  32-34
3 季铵盐壳聚糖复合膜的研制及其性能评价  34-52
  3.1 引言  34
  3.2 实验部分  34-38
    3.2.1 试剂与仪器  34-35
    3.2.2 壳聚糖季铵盐改性复合膜的制备  35
    3.2.3 壳聚糖季铵盐改性膜材料的结构表征  35-36
    3.2.4 壳聚糖季铵盐改性膜材料的基本性能测试  36-37
    3.2.5 壳聚糖季铵盐改性膜材料的抑菌性研究  37-38
  3.3 结果与讨论  38-50
    3.3.1 HTCC膜及其HTCC/TiO_2杂化膜机械性能的影响因素  38-42
    3.3.2 壳聚糖季铵盐改性膜材料的结构分析  42-47
    3.3.3 壳聚糖季铵盐改性膜材料的机械性能、吸水率和IEC  47-48
    3.3.4 水汽透过率  48-49
    3.3.5 膜抗菌性试验结果  49-50
  3.4 本章小结  50-52
4 总结  52-54
  4.1 论文结论  52
  4.2 存在的问题与可持续研究和应用方向  52-54
致谢  54-55
参考文献  55-62
附录  62

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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