非木材原料纳米纤维素及其膜材料的制备与表征

发布时间：2017-11-13 20:37

  本文关键词：非木材原料纳米纤维素及其膜材料的制备与表征

  更多相关文章： 非木材原料 纳米纤维素膜 细菌纤维素 细菌纤维素复合材料

【摘要】：生物质转化为新型功能材料是国际上的研究热点。而非木材纤维原料是我国十分丰富的生物质资源,其含有较高比例的碳水化合物(纤维素和半纤维素)。将这些碳水化合物利用,制备成高附加值的纳米纤维素及其材料,具有重要意义。本研究首先以三种典型的非木材蔗渣、芦苇和竹子为原料制备成了溶解浆和纳米纤维素,并以纳米纤维素制成薄膜材料。比较了不同原料制备的纳米纤维素及其成膜性质的差异。结果发现由竹子原料制备的溶解浆及纳米纤维素的热稳定性最好,同时制备而成的纳米纤维素膜的透明性及力学性能最高,其拉伸强度和杨氏模量分别为92.85MPa和5945MPa。其次,制备溶解浆的预水解是采用醋酸预处理,并对三种原料的醋酸预处理工艺进行了优化,其结果发现蔗渣的最佳预处理条件为:预处理温度160℃、保温时间60min,醋酸添加量为2.5%;芦苇的最佳预处理条件为:预处理温度160℃、保温时间90min,醋酸添加量为0%;竹子的最佳预处理条件为:预处理温度160℃、保温时间60min,醋酸添加量为7.5%。且升温时间均为30min,固液比为5:1。原料中半纤维素和部分纤维素的降解产物存在于预水解液中,可以作为碳源培养细菌纤维素。第三,以蔗渣预水解液中的半纤维素降解产物为碳源,采用木醋杆菌培养细菌纤维素。为了研究预水解液中各组分对细菌纤维素产量的影响,预先进行了模拟实验,结果发现细菌纤维素的产量随葡萄糖含量的增加而增加,木糖含量的增加会降低细菌纤维素的产量;同时糠醛和羟甲基糠醛对木醋杆菌生产细菌纤维素有抑制作用,且其完全抑制浓度分别为0.7g/L和0.5g/L。同时采用了活性炭对蔗渣预水解液进行了脱毒处理,结果发现当活性炭的添加量为4%(m/V)时,细菌纤维素的产量为1.82g/L。说明预水解液具有发酵生产细菌纤维素的潜力。对不同培养基中生产的细菌纤维素冻干样品进行了XRD和SEM分析,结果发现糠醛等抑制剂的添加会影响细菌纤维素的结晶度及尺寸。最后,以羟丙基甲基纤维素为基质,采用细菌纤维素作为增强剂,制备了细菌纤维素复合材料。该复合膜具有较高的热学性能,其最大热降解温度为346℃左右,且细菌纤维素含量的增加,对于复合膜热学性能的影响不大。复合膜的透明度不高,且细菌纤维素的添加会使复合膜的光散射性增强。同时复合膜具有较高的力学性能,细菌纤维素的添加量使力学性能有很大的提高,当细菌纤维素的含量增加到5%时,复合膜的杨氏模量从1502MPa增加到了3199MPa,拉伸应力从65MPa增加到了139MPa,均提高了一倍。同时透气量也会随着细菌纤维素含量的增加而增加。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O636.11

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李辉芹;微生物生产的纤维素——细菌纤维素[J];产业用纺织品;2005年02期

2 马霞,王瑞明,关凤梅,贾士儒;发酵生产细菌纤维素菌株的特点[J];四川食品与发酵;2005年01期

3 张永凤;卢红梅;何绪晓;白爱琴;;细菌纤维素及其应用[J];江西食品工业;2007年01期

4 李兆乾;裴重华;彭碧辉;;细菌纤维素的研究现状及进展[J];纤维素科学与技术;2007年02期

5 胡海霞;张宝善;姜烛;;细菌纤维素发酵生产及其改性研究进展[J];食品工业科技;2008年10期

6 赵晓霞;朱平;王敏;董朝红;;细菌纤维素再生前后结构与性质上的差异[J];合成纤维;2009年01期

7 黄翊鹏;陈卫军;夏秋瑜;陈华;赵松林;李枚秋;;细菌纤维素菌种及发酵工艺的研究进展[J];食品科技;2009年11期

8 彭湘屏;卢红梅;;不同途径提高细菌纤维素产量的比较[J];中国酿造;2010年10期

9 谢健健;洪枫;;细菌纤维素发酵原料的研究进展[J];纤维素科学与技术;2011年03期

10 李朋;唐水佳;杨光;杨雪霞;洪枫;;细菌纤维素复合材料的发酵制备研究[J];纤维素科学与技术;2011年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 张梦影;冯玉红;;细菌纤维素研究进展[A];2006年全国功能材料学术年会专辑[C];2006年

2 朱宏阳;冯珊;李泳宁;林伟铃;王金海;;细菌纤维素产生菌株的分离及鉴定[A];第十二届全国抗生素学术会议论文集[C];2013年

3 朱艳彬;夏露;李珊;刘振鸿;;新型生物材料细菌纤维素在环境领域中的应用进展[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2010年

4 于长江;尹学琼;吉立;雍国新;林强;;羧甲基细菌纤维素的制备及溶液性质[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第7分册）[C];2010年

5 王丹;沈新元;;细菌纤维素膜的制备及其性能[A];上海市化学化工学会2007年度学术年会论文摘要集[C];2007年

6 朱平;赵晓霞;王敏;董朝红;;碱溶剂体系下水溶性改性细菌纤维素的制备及表征[A];山东纺织工程学会十二届第二次优秀论文评选获奖论文集[C];2011年

7 杨光;付丽娜;臧珊珊;周平;;基于细菌纤维素的医用功能材料[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年

8 冯劲;施庆珊;欧阳友生;陈仪本;;2株同属不同种的细菌所产细菌纤维素的分析[A];2012年鄂粤微生物学学术年会——湖北省暨武汉微生物学会成立六十年庆祝大会论文集[C];2012年

9 杨光;;基于细菌纤维素的智能型栓塞材料的制备[A];2013年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题I：生物高分子与天然高分子[C];2013年

10 李莹;卿爽;杨光;;细菌纤维素/透明质酸皮肤组织修复材料的制备和评价[A];2013年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题H：医用高分子[C];2013年

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 范南虹;细菌纤维素凝胶面膜获专利优秀奖[N];中国技术市场报;2010年

2 课题承担单位:荆州文物保护中心;生物化学技术在古代丝织品保护中的应用研究[N];中国文物报;2009年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 马霞;发酵生产细菌纤维素及其作为医学材料的应用研究[D];天津科技大学;2004年

2 林德慧;基于细菌纤维素的胞壁模拟物研究[D];西北农林科技大学;2015年

3 臧珊珊;基于细菌纤维素组织工程支架的构建、表征与生物相容性评价[D];华中科技大学;2015年

4 李元敬;细菌纤维素生物合成的耐酸适应性机理[D];中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所);2016年

5 黄建文;改性组织工程材料重建尿道的实验研究[D];上海交通大学;2015年

6 赵晓霞;细菌纤维素纤维的制备与性能研究[D];青岛大学;2010年

7 葛含静;细菌纤维素高产菌株高压诱变选育及其机理研究[D];西北农林科技大学;2012年

8 杨亮;细菌纤维素增强复合材料制备、表征及对蛋白药物承载研究[D];东华大学;2013年

9 石帅科;生化合成细菌纤维素及细菌纤维素基磷灰石纳米复合材料的研究[D];东华大学;2009年

10 陈袁曦;材料表面微生物改性及细菌纤维素复合材料的制备与性能研究[D];华东理工大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王海波;细菌纤维素耐低温生产菌株的选育及其改性的研究[D];山东轻工业学院;2009年

2 朱明阳;产细菌纤维素菌株选育及细菌纤维素性质研究[D];南京理工大学;2004年

3 毋锐琴;高产细菌纤维素菌株的筛选及发酵工艺优化[D];西北农林科技大学;2008年

4 刘坤;基于细菌纤维素的有序微纳组装[D];华中科技大学;2010年

5 吕瑾;细菌纤维素的分散及其在造纸中的应用研究[D];陕西科技大学;2012年

6 李少慧;细菌纤维素生物合成的调控及其红曲霉菌复合发酵的研究[D];华中科技大学;2012年

7 魏静;细菌纤维素/镧系氧化物纳米纤维的制备及性能研究[D];南京理工大学;2015年

8 王博;细菌纤维素防硬膜外粘连薄膜的研究[D];中国人民解放军医学院;2015年

9 李俊;亲水性胶体和表面活性剂对Komagataeibacter nataicola Y19动态发酵产球形细菌纤维素的影响[D];海南大学;2014年

10 邢雪宇;细菌纤维素/明胶复合多孔支架的制备及性能研究[D];东华大学;2016年

，

本文编号：1182336