氧化石墨烯/木聚糖复合薄膜制备工艺研究开题报告

1. 研究目的与意义

目的：采用可再生、无毒绿色资源半纤维素中的主要成分木聚糖为基体材料，以氧化石墨烯为加强相，以山梨醇或丙三醇为塑化剂，以戊二醛作为胶黏剂，制备了木聚糖/氧化石墨烯复合膜。

意义：为了减少有限化石燃料的消耗和温室气体的排放，可再生资源的有效利用正在成为材料领域的一个研究热点。在可再生资源中，木质纤维生物质因其环境友好、价格低廉、含量丰富而被广泛关注，其中纤维素和木质素已经获得广泛研究和应用。半纤维素在木质纤维生物质中占有十分重要的地位，是地球上最丰富、最廉价的可再生资源之一。由于半纤维素的结构多样性和异质性使其作为生物聚合物时也具有吸引力，天然的或者改良后的半纤维素可应用于食品、材料、医药、化工产品等各个领域，如食品添加剂、动物词料的消化增强剂、果汁澄清剂、抗癌剂、抗凝血剂、增塑剂、表面活性剂等。

木聚糖大分子性质、化学性质以及从水溶液中获取时能形成致密的较低透氧率的结构，因此木聚糖被认为是一种潜在的可替代目前已广泛使用的不可降解的阻氧材料，包括乙烯-乙烯醇,聚偏二氯乙烯等。

2. 国内外研究现状分析

从玉米芯中提取的木聚糖刚性大、分子链柔顺性差，分子内与分子间氢键较强，以至于成膜的连续性差，通过添加增塑剂、增强剂、连接剂以改善木聚糖的成膜性能。

氧化石墨烯是近年来受到极大关注的加强相材料，由单层碳原子紧密堆积形成的材料具有稳定的二维蜂窝状晶体结构，是一种理想的纳米片层填充阻隔材料。国内外同类研究具体研究内容及结果如下:

（1）利用改进的hummers法，通过改变氧化剂的用量，制备了低氧化程度的氧化石墨(go)。对样品的光谱及形貌测试表明氧化剂的用量对go的组分、结构、形貌等有巨大的影响。低氧化度的go相对于传统方法制备的完全氧化的go，剥离之后形成的go纳米片层(gons )具有较低的氧化度，较少的缺陷，以及更好的结构完整性。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

（1）针对木聚糖基复合膜制备过程中难以从制备器皿中进行剥离的问题，分别采用聚苯乙烯皿、玻璃皿、有机玻璃皿、聚四氟乙烯表面皿制备木聚糖/氧化石墨烯复合膜，进行对比，根据复合薄膜的剥离程度优选成膜器皿。

（2）研究木聚糖/氧化石墨烯复合膜脆性的影响因素。

4. 研究创新点

本实验特色在于所采用基体材料木聚糖是生物质材料，可降解再生。通过加石墨烯提高其力学耐水等性能，扩大其应用。