木质纤维素抗菌保鲜膜的制备与性能研究
发布时间：2021-01-14 06:46
食品质量与安全一直都是食品生产企业和广大消费者密切关注的问题,各种以保鲜为目的包装技术开发和包装材料研制已然成为当前科学发展的前沿和热点。以纤维素为基体的可降解保鲜膜无毒无害、廉价易得,相对于传统塑料保鲜膜具有明显的优势。选择合适的抗菌剂,开发高抗菌能力且对人体无害的纤维素基抗菌保鲜薄膜并应用于食品保鲜包装领域,具有重要的意义和价值。本文以廉价的杨木木片为原料,通过绿色环保的处理方法得到高聚合度、高纯度纤维素,将纤维素溶解并流延制成再生纤维素膜。通过不同方法分别制备有机相纳米银溶液、N-苯甲基-N,N-二乙基壳聚糖季铵盐、季铵化改性纤维素三种抗菌剂。将抗菌剂作为填料与纤维素复合制成载银纤维素复合膜、壳聚糖季铵盐-纤维素复合膜、季铵化改性纤维素共混纤维素复合膜三种抗菌纤维素膜。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、核磁共振、高效液相色谱、热重等技术手段对纤维素、抗菌剂和纤维素抗菌膜的形态、化学结构及性能进行表征分析。通过最低抑菌浓度、最低杀菌浓度,抑菌圈法、“贴膜法”、“浸渍培养法”测试抗菌剂与薄膜的抗菌性能。通过电感耦合等离子色谱、气质联用、倒置显微镜等分...
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－４沉浸凝胶法制膜过程??Ｆｉ．?１－４?Ｆｉｌｍ?ｆｏｒｍａｔｉｏｎｒｏｃｅｓｓｂｉｍｍｅｒｓｉｏｎｒｅｃｉｉｔａｔｉｏｎ??
ＡＴＲＰ改性纤维素复合膜研究现状??纤维素链段结构中有３个具有反应活性的羟基，其中Ｃ６位的羟基活性最高，常被??用于酯化、醚化、氧化、偶联剂及接枝共聚等化学改性［１５３］。在所有聚合反应中，１９９５??年由ＫｒｚｙｓｚｔｏｆＭａｔｙｊａｓｚｅｗｓｋｉ教授与ＭｉｔｓｕｏＳａｗａｍｏｔｏ教授同时提出的原子转移自由基聚??合（Ａｔｏｍ?Ｔｒａｎｓｆｅｒ?Ｒａｄｉｃａｌ?Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ，ＡＴＲＰ）因己具有大量可用的单体、引发剂及??催化剂而倍受关注［１５４ｉ。其反应原理可以概括为图１－５所示＂５５１，在反应引发阶段中，具??有还原价态的过度金属催化剂与需要聚合的单体结合，并从纤维素引发剂Ｒ－Ｘ中夺取卤??素原子Ｘ，使纤维素引发剂形成具有自由基的结构Ｒ?？。单体自身结合成为高价态Ｍｔｎ＋ｌＸ，??成为休眠种。自由基结构具有反应活性，并会继续引发烯烃类单体Ｍ加成反应形成Ｒ－??Ｍ?？。此时Ｒ－Ｍ?？即可与休眠种Ｍｔｎ＋１Ｘ发生终止反应生成Ｒ－Ｍ－Ｘ重新变为休眠种，也可??不断引发单体Ｍ反应得到Ｒ－Ｍｎ?？，直至发生终止反应得到最终产物Ｒ－Ｍｎ－Ｘ。??Ｋ??Ｒ——Ｘ?＋?Ｍｔｎ?７?ｆＣｔ?■‘?｜?Ｒ＊?＋?Ｍｔｎ＋１ｘ｜??＾ｄｅａｃｔ??Ｖ??ｒ?ｒ??Ｒ—Ｍ—Ｘ?＋?Ｍｔｎ?——｜Ｒ—Ｍ？?＋?Ｍｔｎ＋１Ｘ｜??Ｋａｃｔ??Ｒ：弓Ｉ发剂Ｘ：?ｇ素Ｍ：聚合物单体ｔ：催化剂??图１－５原子转移自由基聚合反应机理??Ｆｉｇ．?１－５?Ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ＡＴＲＰ??ＡＴＲＰ催化剂体系通常包含催化剂（如氯化亚铜、溴化亚铜、氯化铁等具有还原价??态的过渡金属化合物）与提高催化剂活性的配体（如三
红外光谱（ＦＴＩＲ）、核磁共振（ＮＭＲ）、激光粒度仪（ＬＰＳＡ）表征产物的化学结构??以分析季铵化改性纤维素的合成情况、化学性质及铵化改性纤维素溶液中颗粒的粒径大??小分布情况，为其抗菌性分析及后续制膜对薄膜性能的影响提供理论支撑。??３．２硝酸乙醇－机械处理对纤维素性能影响研究??３．２．１硝酸乙醇－机械法反应原理及对纤维聚合度的影响??通过分析硝酸乙醇－机械法处理杨木纤维反应过程及原理，有助于后续从微观层面??上解释处理后纤维形态及性质变化。硝酸乙醇－机械法处理纤维试样反应过程如图３－１所??示。图中反应过程可以概括为：硝酸将木素及半纤维素氧化水解溶出，乙醇能够更好的??溶解被氧化水解的组分，同时保护纤维不被硝酸水解和氧化，反应过程中辅助机械分散??可加快硝酸乙醇溶液浸润纤维原料的速率以提升反应效果。因此采用硝酸乙醇－机械法??能够达到提取纤维素的目的。??木质索－半纤维ｉｔｓ合＾—??硝酸乙醇协同机械分散处理??图３－１硝酸乙醇－机械法处理纤维试样反应过程??Ｆｉｇ．?３－１?Ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｆｉｂｅｒ?ｓａｍｐｌｅ?ｔｒｅａｔｅｄ?ｂｙ?Ｎｉｔｒｉｃ?Ａｃｉｄ－Ｅｔｈａｎｏｌ?ｍｅｔｈｏｄ??纤维原料在硝酸乙醇溶液中发生的降解反应属于稀酸水解，反应为多相水解。试样??－２７－??
本文编号：2976427
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－４沉浸凝胶法制膜过程??Ｆｉ．?１－４?Ｆｉｌｍ?ｆｏｒｍａｔｉｏｎｒｏｃｅｓｓｂｉｍｍｅｒｓｉｏｎｒｅｃｉｉｔａｔｉｏｎ??
ＡＴＲＰ改性纤维素复合膜研究现状??纤维素链段结构中有３个具有反应活性的羟基，其中Ｃ６位的羟基活性最高，常被??用于酯化、醚化、氧化、偶联剂及接枝共聚等化学改性［１５３］。在所有聚合反应中，１９９５??年由ＫｒｚｙｓｚｔｏｆＭａｔｙｊａｓｚｅｗｓｋｉ教授与ＭｉｔｓｕｏＳａｗａｍｏｔｏ教授同时提出的原子转移自由基聚??合（Ａｔｏｍ?Ｔｒａｎｓｆｅｒ?Ｒａｄｉｃａｌ?Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ，ＡＴＲＰ）因己具有大量可用的单体、引发剂及??催化剂而倍受关注［１５４ｉ。其反应原理可以概括为图１－５所示＂５５１，在反应引发阶段中，具??有还原价态的过度金属催化剂与需要聚合的单体结合，并从纤维素引发剂Ｒ－Ｘ中夺取卤??素原子Ｘ，使纤维素引发剂形成具有自由基的结构Ｒ?？。单体自身结合成为高价态Ｍｔｎ＋ｌＸ，??成为休眠种。自由基结构具有反应活性，并会继续引发烯烃类单体Ｍ加成反应形成Ｒ－??Ｍ?？。此时Ｒ－Ｍ?？即可与休眠种Ｍｔｎ＋１Ｘ发生终止反应生成Ｒ－Ｍ－Ｘ重新变为休眠种，也可??不断引发单体Ｍ反应得到Ｒ－Ｍｎ?？，直至发生终止反应得到最终产物Ｒ－Ｍｎ－Ｘ。??Ｋ??Ｒ——Ｘ?＋?Ｍｔｎ?７?ｆＣｔ?■‘?｜?Ｒ＊?＋?Ｍｔｎ＋１ｘ｜??＾ｄｅａｃｔ??Ｖ??ｒ?ｒ??Ｒ—Ｍ—Ｘ?＋?Ｍｔｎ?——｜Ｒ—Ｍ？?＋?Ｍｔｎ＋１Ｘ｜??Ｋａｃｔ??Ｒ：弓Ｉ发剂Ｘ：?ｇ素Ｍ：聚合物单体ｔ：催化剂??图１－５原子转移自由基聚合反应机理??Ｆｉｇ．?１－５?Ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ＡＴＲＰ??ＡＴＲＰ催化剂体系通常包含催化剂（如氯化亚铜、溴化亚铜、氯化铁等具有还原价??态的过渡金属化合物）与提高催化剂活性的配体（如三
红外光谱（ＦＴＩＲ）、核磁共振（ＮＭＲ）、激光粒度仪（ＬＰＳＡ）表征产物的化学结构??以分析季铵化改性纤维素的合成情况、化学性质及铵化改性纤维素溶液中颗粒的粒径大??小分布情况，为其抗菌性分析及后续制膜对薄膜性能的影响提供理论支撑。??３．２硝酸乙醇－机械处理对纤维素性能影响研究??３．２．１硝酸乙醇－机械法反应原理及对纤维聚合度的影响??通过分析硝酸乙醇－机械法处理杨木纤维反应过程及原理，有助于后续从微观层面??上解释处理后纤维形态及性质变化。硝酸乙醇－机械法处理纤维试样反应过程如图３－１所??示。图中反应过程可以概括为：硝酸将木素及半纤维素氧化水解溶出，乙醇能够更好的??溶解被氧化水解的组分，同时保护纤维不被硝酸水解和氧化，反应过程中辅助机械分散??可加快硝酸乙醇溶液浸润纤维原料的速率以提升反应效果。因此采用硝酸乙醇－机械法??能够达到提取纤维素的目的。??木质索－半纤维ｉｔｓ合＾—??硝酸乙醇协同机械分散处理??图３－１硝酸乙醇－机械法处理纤维试样反应过程??Ｆｉｇ．?３－１?Ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｆｉｂｅｒ?ｓａｍｐｌｅ?ｔｒｅａｔｅｄ?ｂｙ?Ｎｉｔｒｉｃ?Ａｃｉｄ－Ｅｔｈａｎｏｌ?ｍｅｔｈｏｄ??纤维原料在硝酸乙醇溶液中发生的降解反应属于稀酸水解，反应为多相水解。试样??－２７－??
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