普鲁兰多糖的添加对可食性复合蛋白膜的改性研究

添加不同比例的普鲁兰多糖(PUL)对乳清分离蛋白-酪蛋白酸钠-甘油(WPI-NaCas-GLY)复合蛋白薄膜进行改性,研究了PUL的添加对蛋白基薄膜力学性能、光学性能、氧气渗透率、水蒸气渗透系数和水溶性的影响。实验结果显示,相较于WPI-NaCas-GLY复合蛋白膜,添加了PUL的蛋白基薄膜的拉伸强度下降,而断裂伸长率增加至208.26%,透光率提升了约11%,雾度降低了约6%,氧气渗透率下降至原来的1/6左右,水溶性有轻微变化。当PUL添加的体积分数达到66%时,复合薄膜的水蒸气渗透系数降低至2.57×10~(-13)g·cm/(cm~2·s·Pa),氧气渗透率下降至0.16 cm~3/(m~2·d)。由此推论,PUL具有改善蛋白基薄膜力学性能、光学性能以及阻隔性的功能。     

纳米纤维素/聚乳酸复合包装薄膜的制备及表征

目的添加适量的纳米纤维素改善聚乳酸的脆性,以适应产品的包装。方法将聚乳酸(PLA)与纳米纤维素(CNFs)共混制备复合包装材料,测试该复合材料的力学性能、透光率、红外谱图,并用扫描电子显微镜(SEM)观察了复合包装材料的表面形貌。结果纳米纤维素添加到聚乳酸中增加了其力学性能,当纳米纤维素质量分数为2%时,拉伸强度和冲击强度都达到最大;随着添加CNFS比例的增大,CNFs/PLA复合薄膜材料的透光率随之降低,雾度随之升高,但是该薄膜作为包装材料对商品的可视性影响不大。结论纳米纤维素(CNFs)是具有一定长径比的纳米级线状材料,对材料的拉伸强度具有增强作用。     

再生纤维素/有机蒙脱土复合膜的制备及性能研究

将有机蒙脱土(OMMT)混入纤维素溶液中，采用溶胶-凝胶法制得再生纤维素/有机蒙脱土(RC/OMMT)复合膜。利用扫描电镜、红外光谱和X射线衍射对RC/OMMT复合膜的形貌、结构进行表征，研究OMMT含量对RC/OMMT复合膜力学性能、疏水性、气体阻隔性和热稳定性的影响。结果表明，OMMT以剥离或插层的状态均匀分散在RC基体间，提高了复合膜的综合性能。当OMMT含量为3%时，RC/OMMT复合膜的拉伸强度、疏水性、气体阻隔性和热稳定性均得到显著提高；当OMMT含量达到4%时，复合膜的透氧系数低至1.391×10^-17cm³·cm(/cm²·s·Pa),具有优异的氧气阻隔性能。RC/OMMT复合膜在高性能绿色包装领域有较好的应用潜力。     

微晶纤维素改性对聚乙烯醇薄膜性能的影响

目的研究不同添加量的微晶纤维素(MCC)对聚乙烯醇(PVA)薄膜性能的影响。方法通过共混溶液流延法制备得到MCC质量分数不同(0%,1%,2%,3%,4%)的PVA薄膜,测定分析MCC含量不同对PVA薄膜的颜色、光学性能、力学性能、阻隔性能、热稳定性和表面微观形态的影响。结果随着MCC含量的增加,PVA薄膜的透光率和断裂伸长率显著降低,雾度和抗拉强度显著增加,与纯PVA薄膜相比,MCC质量分数为4%的PVA薄膜的抗拉强度增加了64.8%,断裂伸长率降低了14.7%,水蒸气透过系数显著降低。当MCC质量分数从0%增加到3%时,薄膜的氧气透过系数由2.145×10~(-16) cm~3·cm/(cm~2·s·Pa)降低到1.393×10~(-16) cm~3·cm/(cm~2·s·Pa),但当MCC质量分数为4%时,薄膜的氧气透过系数略有增加。MCC的加入使得薄膜的热稳定性提高,初始分解温度略有升高,当MCC质量分数为4%时,薄膜表面和横截断面局部区域可以观察到少量的大颗粒出现团聚现象。结论 MCC的加入提高了PVA薄膜的力学性能、疏水性、阻隔性、热稳定性,控制好其加入量可以有效改善PVA薄膜的性能。     

天然抗氧化羟丙基甲基纤维素水溶性包装薄膜

将竹叶抗氧化剂(AOB)添加到羟丙基甲基纤维素(HPMC)制膜液中,采用流延法制得具有抗氧化性能的AOB/HPMC复合水溶性包装薄膜。并通过红外吸收光谱、X射线衍射、热重分析等对复合薄膜的官能团变化、结晶情况等进行了表征,测定了样品薄膜的透光率和雾度,利用DPPH自由基清除实验分析了薄膜的抗氧化性能。研究了AOB的添加量对复合包装薄膜的抗氧化性能、水溶性、力学性能和光学性能的影响。实验结果表明:AOB的添加没有破坏HPMC本身的基团,仅扰乱了分子链的排列,导致AOB/HPMC复合薄膜的结晶度下降,热分解温度提高,热稳定性能加强,具有抗氧化性的功能特性;且随着AOB添加量的不断增加,复合水溶性包装薄膜的水溶性不断提高,力学性能和光学性能有所下降,但下降幅度不大,抗氧化性能先增大后降低,当AOB的添加质量分数为0.03%时,复合薄膜对DPPH自由基的清除率达最大值,为89.34%。     

油茶果壳氧化纳米纤维素-海藻酸钠复合薄膜的 制备及性能

以油茶果壳为研究对象,利用碱煮漂白法提取纤维素,并利用2, 2, 6, 6-四甲基哌啶-1-氧自由基（TEMPO）氧化法,制备TEMPO氧化纳米纤维素（TOCNs）,经离子交联法建立TEMPO氧化纳米纤维素与海藻酸钠（SA）的半互穿交联网络,制得综合性能优异的复合薄膜。对复合薄膜进行了结构表征,力学性能测试,热稳定性和阻氧性能测试。实验结果表明： TOCN/SA薄膜表面平整,有致密的内部层状结构,适量SA和TOCNs具有较好的相容性。当SA的掺杂质量分数达到42%时,TOCN/SA薄膜的断后伸长率较TOCN薄膜增长138.6%,氧气透过率降低15.55%,碳残余量较TOCN薄膜提高21.4%。因此,油茶果壳氧化纳米纤维素TOCN/SA复合薄膜,具有良好的力学性能和热稳定性,同时保持了较好的阻氧性能。     

废弃棉织物高阻氧性再生纤维素膜的制备及性能研究

目的 为提高废弃棉织物的利用价值和利用率,将回收的废弃棉织物溶解于LiCl/DMAc溶液中,随后以水、体积分数为50%的乙醇水溶液、甲醇、乙醇、丙酮为凝固浴,通过溶胶–凝胶法成功制备高阻氧性再生纤维素(RC)薄膜。方法 采用氧气透过测试仪、水蒸气透过测试仪、拉伸测试仪、红外光谱和热重对RC膜的结构和性能进行探究。结果 不同的凝固浴条件下制备出的RC膜均具有极高的氧气阻隔性和较高的拉伸强度。其中丙酮为凝固浴的条件下制备出的RC膜的氧气阻隔性能最佳,其透氧系数可低至2.093 5×10⁻¹⁷ cm³.cm/(cm².s.Pa),远低于相同测试条件下的普通塑料薄膜透氧系数2～4个数量级。此外,该薄膜还具有很高的力学性能,拉伸强度可达98 MPa,远高于普通聚乙烯薄膜的拉伸强度。结论 该工作制备了一种具有高阻氧性和高强度的可降解RC膜,这为废弃棉织物的回收和二次利用提供了一种新的途径。     

天然抗氧化羟丙基甲基纤维素水溶性包装薄膜

将竹叶抗氧化剂(AOB)添加到羟丙基甲基纤维素(HPMC)制膜液中,采用流延法制得具有抗氧化性能的AOB/HPMC复合水溶性包装薄膜。而且通过红外吸收光谱、X射线衍射、热重分析等对复合薄膜的官能团变化、结晶情况等进行了表征,测定了样品薄膜的透光率和雾度,利用DPPH自由基清除实验分析了薄膜的抗氧化性能。研究了AOB的添加量对复合包装薄膜的抗氧化性能、水溶性、力学性能和光学性能的影响。实验结果表明:AOB的添加没有破坏HPMC本身的基团,仅扰乱了分子链的排列,导致AOB/HPMC复合薄膜的结晶度下降,热分解温度提高,热稳定性能加强,具有抗氧化性的功能特性;且随着AOB添加量的不断增加,复合水溶性包装薄膜的水溶性不断提高,力学性能和光学性能有所下降,但下降幅度不大,抗氧化性能先增大后降低,当AOB的添加质量分数为0.03%时,复合薄膜对DPPH自由基的清除率达最大值,为89.34%。     

氧化石墨烯/纳米纤维素复合薄膜的制备及表征

目的以纳米纤维素为基材,氧化石墨烯为增强相,制备氧化石墨烯/纳米纤维素复合薄膜。方法分别采用酸碱直接处理法和酸碱交替处理法制备纳米纤维素,采用一步氧化法和循环氧化膨胀法制备氧化石墨烯,观测其形貌,得出最佳制备工艺。测试由最优工艺制备的纯纤维素薄膜和复合薄膜的拉伸和润湿性能。结果酸碱交替处理法制备的纳米纤维素薄膜表面结构清晰,且纤维直径可达50 nm,循环氧化-膨胀法制备的氧化石墨烯片层厚度在纳米级别。当纳米纤维素与氧化石墨烯的质量比为20∶1时,氧化石墨烯/纳米纤维素复合薄膜的拉伸强度达149.68MPa,与纯纤维素薄膜相比增加了19.55%,且复合薄膜的接触角大于纯纤维素薄膜的。结论证实了氧化石墨烯能够增强纳米纤维素薄膜,在一定程度上说明氧化石墨烯/纤维素复合薄膜对水分子的阻隔性优于纤维素薄膜。     

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.     

Reinforcement of ramie fibers on regenerated cellulose films

All-cellulose composite films reinforced with ramie fibers were prepared from aqueous NaOH–urea solvent system via a simple pathway. The structure and physical properties of the modified ramie fibers and composite films were characterized by scanning electron microscope (SEM), wide angle X-ray diffraction (WAXD), Fourier transform infrared spectrometer, ultraviolet–visible spectroscope, thermogravimetry, biodegradation tests and tensile tests. The results revealed that a good compatibility existed between the modified ramie fibers and cellulose matrix. The all-cellulose composite films exhibited high tensile strength, good optical transmittance, thermal stability, and biodegradability. The tensile strength and elastic modulus of the composite films increased with an increase of the ramie fibers. These high-strength biodegradable films prepared by a “green” pathway have potential applications as packaging materials and biomaterials.     

Arabinoxylan/nanofibrillated cellulose composite films

There is an increasing interest in substituting petroleum based polymer films, for food packaging applications, with films based on renewable resources. In many of these applications, low oxygen permeability and low moisture uptake of films are required, as well as high enough strength and flexibility. For this purpose, rye arabinoxylan films reinforced with nanofibrillated cellulose was prepared and evaluated. A thorough mixing of the components resulted in uniform films. Mechanical, thermal, structural, moisture sorption and oxygen barrier characteristics of such films are reported here. Reinforcement of arabinoxylan with nanofibrillated cellulose affected the properties of the films positively. A decrease in moisture sorption of the films, as well as an increase in stiffness, strength and flexibility of the films were shown. From these results and dynamic FTIR spectra, a strong coupling between reinforcing cellulose and arabinoxylan matrix was concluded. Oxygen barrier properties were equal or better as compared to the neat rye arabinoxylan film. In general, the high nanofibrillated cellulose containing composite film, i.e. 75 % NFC, showed the best properties.     

A facile approach to prepare regenerated cellulose/graphene nanoplatelets nanocomposite using room-temperature ionic liquid

This study presents the preparation of regenerated cellulose (RC)/graphene nanoplatelets (GNPs) nanocomposites via room temperature ionic liquid, 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate (EMIMAc) using solution casting method. The thermal stability, gas permeability, water absorption and mechanical properties of the films were studied. The synthesized nanocomposite films were characterized by Fourier transform infrared (FTIR), X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The T20 decomposition temperature of regenerated cellulose improved with the addition of graphene nanoplatelets up to 5 wt%. The tensile strength and Young's modulus of RC films improved by 34 and 56%, respectively with the addition of 3 wt% GNPs. The nanocomposite films exhibited improved oxygen and carbon dioxide gas barrier properties and water absorption resistance compared to RC. XRD and SEM results showed good interaction between RC and GNPs and well dispersion of graphene nanoplatelets in regenerated cellulose. The FTIR spectra showed that the addition of GNPs in RC did not result in any noticeable change in its chemical structure.     

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。     

氧化微晶纤维素交联壳聚糖复合膜的制备及性能

目的 制备氧化微晶纤维素交联壳聚糖复合膜,并探索交联改性对壳聚糖复合薄膜性能的影响。方法 首先采用高碘酸钠氧化法对微晶纤维素进行氧化处理,制备氧化微晶纤维素,再通过溶液共混流延法制备不同质量分数(0%、1%、3%、5%、7%、9%)的氧化微晶纤维素交联壳聚糖复合薄膜。通过对复合薄膜组分、形貌、力学性能、光学性能、热稳定性及阻隔性能的表征,考察不同含量的氧化微晶纤维素对壳聚糖薄膜各性能的影响。结果 氧化微晶纤维素表面的醛基能与壳聚糖中的氨基发生交联反应,氧化微晶纤维素的加入可以改善壳聚糖薄膜的拉伸强度和断裂伸长率,复合薄膜的拉伸强度和断裂伸长率最大分别达到了43.07 MPa和19.42%;随着氧化微晶纤维素含量的增大,复合薄膜的紫外屏蔽性能增强,水蒸气透过系数增高,但热稳定性未见明显变化。结论 采用氧化微晶纤维素交联改性壳聚糖可以有效改善壳聚糖薄膜的力学性能和紫外屏蔽性能,有助于进一步扩大其包装应用范围。     

改性木质素/PBAT复合包装膜的研究

目的 将硅烷化木质素（SAL）与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT）共混制备包装性能更为优良的SAL/PBAT复合包装膜,使其在包装领域应用更广。方法 通过对木质素进行硅烷化改性,以咪唑作为中间体,将叔丁基二甲基氯硅烷（TBDMSCl）接枝到木质素的羟基上制备SAL,并将SAL与PBAT进行熔融共混吹塑成膜,探讨其对包装膜的力学和阻隔等性能的影响。结果 与纯PBAT膜相比,SAL/PBAT复合包装膜拉伸强度提高了31.0%,断裂伸长率降低了37.4%,弹性模量提高了529.7%,氧气透过率降低了39.4%,水蒸气透过率降低了42.4%。结论 改性木质素与PBAT复合能够产生协同效应,可以有效改善SAL/PBAT复合包装膜的力学和阻隔性能。     

TEMPO氧化纤维素纳米纤维的制备及应用研究进展

介绍了TEMPO氧化纤维素纳米纤维(TEMPO-Oxidized Cellulose Nanofibers,TOCNs)近年来的研究成果,探讨了TOCNs制备方面的研究进展,其中包括TEMPO氧化反应体系的进展,各种纤维原料的研究以及氧化纤维素均质处理过程各影响因素的探讨。将TOCNs的应用研究成果系统归纳为四大类,即复合材料,膜材料,纳米纸及其他应用。评述了其发展概况,并指出了该催化氧化体系存在的问题及今后的发展方向。     

多壁碳纳米管-细菌纤维素复合薄膜的制备及其力学性能

开发和利用绿色生物质材料能够降低石油基聚合物的消耗,但与单根细菌纤维素(BC)相比,BC薄膜表现出较低的力学性能,限制了其应用领域。为协同提高BC复合薄膜的强度和韧性,本文以BC为基体,通过对其碱处理、2, 2, 6, 6-四甲基哌啶-氮-氧化物(TEMPO)氧化处理得到TEMPO氧化的BC(TOBC),并引入羧基化多壁碳纳米管(CNT)作为增强体,采用真空抽滤技术制备出CNT-TOBC复合薄膜,着重探究了CNT的添加对TOBC薄膜力学性能和微观形貌的影响,并探讨其增强增韧机制。研究结果表明:当CNT的添加量为7.5wt%时,CNT-TOBC复合薄膜的力学性能最佳,其断裂应力、伸长率及韧性分别为174 MPa、10.83%和12.01 MJ·m?3,相比纯的TOBC薄膜分别提高了56.76%、144.47%和295.07%,这主要归因于CNT与TOBC间的氢键相互作用、CNT内在高强度及外在增韧机制。研究结果为提高复合材料的界面结合和力学性能提供了一种切实可行的方法,并进一步拓宽了TOBC在柔性电子衬底、智能包装等领域的应用。      

高透明羧甲基纤维素/纤维素纤维复合薄膜的制备及其力学性能

针对传统电子器件衬底柔韧性差、不可生物降解的问题,研究了以羧甲基纤维素（CMC）和纤维素纤维为原料,结合抄纸和浸渍工艺,制备在柔性电子器件领域具有潜在应用的高透明CMC/纤维素纤维复合薄膜衬底。分别探究了CMC与北木纤维的配比和CMC分子量对薄膜透明度和力学性能的影响。研究了纤维素纤维的种类（北木、桉木、马尼拉麻和蔗渣纤维）对高透明CMC/纤维素纤维复合薄膜力学性能的影响。结果表明：CMC与北木纤维质量比为7∶3、CMC分子量为700 000时,所制备CMC/北木纤维复合薄膜的透明度为90%,拉伸强度约为111 MPa,耐折度达到2 526次。这种可生物降解、高柔韧性、高强度和高透明的CMC/纤维素纤维复合薄膜有望作为衬底用于构建下一代绿色、柔性电子器件,促进人类社会的可持续发展。