毕业论文：三甲基壳聚糖/聚乙烯醇共混膜的制备及其性能研究

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学士学位毕业设计（论文）
题目：三甲基壳聚糖/聚乙烯醇共混膜的制备及其性能研究
院（系） 材料科学与工程学院
专 业 高分子材料与工程
届 别 2011 届

摘要
本文采用三甲基壳聚糖(TMC)取代壳聚糖(CS)，利用溶液共混法制备了一系列不同组成比的三甲基壳聚糖/聚乙烯醇(TMC/PVA)共混膜，并采用傅里叶红外仪(FTIR)、*-射线衍仪(W*RD)、扫描差热仪(DSC)和热重分析仪(TGA)等检测手段对共混膜的相容性进行了表征分析。结果表明TMC与PVA两组份间存在强烈的相互作用，这种强烈的相互作用不但使得两组份具有良好的相容性，同时对共混膜的机械性能也产生了很大的影响。共混的最佳共混比例为30%TMC/PVA，此时断裂伸长率为单纯TMC膜的36.7倍，拉伸强度变为原来的2倍。TMC/PVA共混膜解决了壳聚糖水溶性不好的缺陷，优化壳聚糖/聚乙烯醇共混膜的性能，提高共混膜的应用范围。

关键词：聚乙烯醇，N, N, N-三甲基壳聚糖，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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的机械性能测试 10
2.4 结果与讨论 10
2.4.1 TMC的1H NMR分析 10
2.4.2 TMC/PVA共混膜的电镜分析 11
2.4.3 TMC/PVA共混膜的FTIR分析 12
2.4.4 TMC/PVA共混膜的*-射线衍射分析 13
2.4.5 TMC/PVA共混膜的扫描差热分析 14
2.4.6 共混膜的热重分析 14
2.4.7 TMC/PVA共混膜的机械性能测试 15
2.5本章结论 16
第三章 结 论 17
参考文献 18
致 谢 20

第一章 绪 论
1.1 聚合物共混
当今合成聚合物己成为工、农业生产和人民生活不可或缺的一类重要材料，但随着现代科学技术的日新月异，对聚合物材料也提出了更为广泛和苛刻的要求。对于多种多样的要求，单一的均聚物往往是难于满足的。为获得综合性能优异的聚合物材料，除了继续研制合成新型聚合物外，对现有的聚合物进行共混改性已成为发展聚合物材料的一种卓有成效的途径。将两种或两种以上的聚合物在一定条件下混合在一起，称为聚合物共混。聚合物共混是改善聚合物性能的重要手段之一，通过共混可以达到提高应用性能、改善加工性能或降低成本等目的，一直备受关注和应用[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)均衡各聚合物组份的性能，取长补短，消除各单一聚合物组份性能上的弱点，获得综合性能较为理想的聚合物材料。
(2)用少量的某一聚合物可以作为另一聚合物的改性剂，改性效果显著。最突出的例子是在聚苯乙烯、聚氯乙烯等脆硬性树脂中掺入10％-20％的橡胶类物质，可使它们的冲击强度人幅度提高。
(3)改善高聚物的加工性能，如将流动性好的共聚物作为改性剂，在不影响其他性能的前提下降低材料的加工温度。
(4)聚合物共混可以满足一些特殊的需要，制备一系列具有崭新性能的新型聚合物材料。如可与含卤素等耐燃聚合物共混可制得耐燃高分子材料等。
(5)对某些性能卓越，但价格昂贵的工程塑料，可通过共混在不影响使用要求条件下降低原材料成本。
1.1.2 聚合物共混物的制备方法[3]
(1)机械共混法：将诸聚合物组分在混合设备如高速混合机、双辊混炼机、挤出机中混合均匀。机械共混法又有干粉共馄法及熔融共混法之分。
(2)溶液共混法:是系将各聚合物组分溶于共同溶剂中，再除去溶剂而得到聚合物共棍物。
(3)乳液共棍法：将不同聚合物的乳液均匀混合，再共沉析而得聚合物共混物。
(4)共聚一共混法：是制备聚合物共混物的化学方法。
(5)各种互穿网络聚合物(IPN)技术。
1.1.3 聚合物共混的相容性
近年来国内外对聚合物共混改性理论和实验的研究十分活跃，研究的中心集中在聚合物共混体系的形态结构、界面作用以及聚合物的相容性等问题上，并取得了一些重要的进展。聚合物之间的相容性是选择适宜共混方法的重要依据，也是决定共混物形态结构和性能的关键因素，了解聚合物之间的相容性是研究聚合物共混的基础[4]。
相容性(Compatibility)，是指共混物各组分被此相互容纳，形成宏观均匀材料的能力。大量的实际研究结果表明，不同聚合物对之间相互容纳的能力，是有着很悬殊的差别的。某些聚合物对之间，可以具有极好的相容性；而另一些聚合物对之间则只有有限的相容性；还有一些聚合物对之间几乎没有相容性。由此，可按相容的程度划分为完全相容、部分相容和不相容。相应的聚合物对，可分别称为完全相容体系、部分相容体系和不相容体系[5]。
相容体系表现为单相体系及一个玻璃化转变温度，其性能往往可以从体系中各组分的含量得到预测。而不相容体系是相分离体系，能分辨出各组分的玻璃化转变温度或熔融温度，它们的综合性能不仅依赖于各个单组分的特性，而且各组分的界面因素有着非常明显的作用。为了取得相容的共混体系，共混物的混合_能必须是一负值，因为两混合物相混时熵变化不大，就需要混合过程是一个放热过程即混合焓为负值。通常共混物组分之间有特殊相互作用时，会呈现混合放热行为，这些特殊相互作用力包括：强的共价键和离子键、弱的非键作用如氢键、离子与偶极、偶极与偶极及电荷转移络合力等[6]。
1.2 壳聚糖简介
1.2.1 壳聚糖
甲壳素是由N-乙酰-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖以β-1,4糖苷键的形式连接而成的多糖，也就是N-乙酰-D-葡萄糖胺的聚糖，又名几丁质、甲壳质，是一种天然高分子化合物，属于氨基多糖。主要存在于低等动物，特别是节肢动物，如虾、蟹和昆虫的外壳，某些植物和菌、藻类细胞壁中。
壳聚糖(Chitosan,简称CS)也称甲壳胺，是甲壳素经脱乙酰基而得到的一种天然阳离子多糖(化学方程式如图1.1所示)，化学名为(聚1,4-β-葡萄糖胺)。其的化学结构是D-氨基葡萄糖通过β-1,4糖苷键结合而成[7]，壳聚糖是一种天然生物活性分子，它的应用范围广泛，素有万能多糖的美誉[8]。

NaOH(40%)

图1.1 壳聚糖的制备：甲壳素(a)和壳聚糖(b)
壳聚糖内部分子存在高度取向和分子间强烈的氢键作用，使其晶体结构较紧密而不溶于一般溶剂，但是溶于稀有机酸溶液，如醋酸、蚁酸、琥珀酸、乳酸和苹果酸等。而壳聚糖的水不溶性、高粘度和在高pH值下会与蛋白质凝结等缺点限制壳聚糖的研究应用[9]，通过化学改性可以有效地提高壳聚糖的水溶性。
壳聚糖分子中含有-OH基、-NH2基、吡喃环、氧桥等功能基，使得壳聚糖具有活泼的化学性质，容易被亲电试剂进攻，发生化学反应。壳聚糖分子链吡喃糖环C-2上有氨基，C-6上有羧基，因此能一定条件下发生化学反应，制备出具有新特性的衍生物。而且可以通过引入其侧链基团而赋予壳聚糖衍生物以新的生物活性，拓宽壳聚糖的应用范围。对壳聚糖的化学修饰研究较多的有壳聚糖的酰基化、烷基化、羟基化、醛亚胺基化、硫酸酯化、羧甲基化、季铵化等，其中季铵化、羧甲基化和硫酸酯化的产物由于具有良好的水溶性而备受重视[10]。壳聚糖及其衍生物在生物化工、环保、食品、医药、生物材料等领域已有广泛的研究和应用。
1.2.2 ……（未完，全文共18301字，当前仅显示3292字，请阅读下面提示信息。收藏《毕业论文：三甲基壳聚糖/聚乙烯醇共混膜的制备及其性能研究》）