部分脱乙酰甲壳素纳米纤维/明胶复合膜材料的制备及性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

研究目的：1.制备纳米甲壳素与纳米纤维材料；2.探究脱乙酰甲壳素纳米纤维凝胶的脱乙酰程度与性能之间的关联机制；3.探究不同质量分数的明胶对甲壳素纳米纤维材料的结构和性质的影响；4.研究明胶与甲壳素纳米纤维复合膜的透光性、力学性能。

研究意义：1.此研究对废弃虾蟹壳的废弃物高值化利用有重要意义2.对乙酰化处理提高甲壳素纳米纤维各项性能的研究做了前瞻性的铺垫3.对探究明胶和甲壳素纳米纤维复合膜的各项性能做了铺垫。

2. 国内外研究现状分析

甲壳素是酰胺类多糖,脱乙酰化过程就是酰胺的水解过程。酰胺可在强酸、强碱条件下水解,对于低分子的酰胺水解可以进行的比较完全,但对于多糖来说强酸更容易断裂糖苷键而使粘度下降,所以甲壳素的脱乙酰化反应一般不用强酸,相对来说强碱造成的糖苷键的断裂不像强酸那么严重,所以一般用强碱来进行脱乙酰化反应。

sannan等人进行了甲壳素脱乙酰化反应动力学的初步研究,认为在这个水解过程中,对于甲壳素分子链上的乙酰氨基和na0h来说,是二级反应,但由于水解中na0h是远远过量的,因此,反应的速度只与乙酰氨基的浓度有关,是准一级反应,并测得这一反应的活化能为22kcal/mol。蔡中丽等研究了20 ml25% na0h醇水溶液催化0.2g甲壳素脱乙酰化反应的动力学,结果也证明甲壳素的脱乙酰化反应是一级反应,在40℃、55℃、70℃三种温度下的反应速率常数k分别为1.7x10-2/hr、3.5x10-2/hr和5.8x10-2/hr。

关于甲壳素脱乙酰方法的研究,国内外学者已作了大量的工作。壳聚糖的制备早在1894年winterstien及hopp-esyler等人就发明了碱熔法,可使甲壳素脱除部分乙酰基,后来有不少人作了改进,以期提高脱乙酰度。甲壳素经浓碱热解脱去乙酰基,即可制得壳聚糖,一般是将甲壳素加入40%一60%的naoh浓溶液中,在110℃以上水解lhr,即可制得70％左右的壳聚糖。我国从1954年起研究和应用甲壳素和壳聚糖,使用的是用浓naoh溶液处理甲壳素,制一备分子量较高的壳聚糖的碱液法。在此方法,谢雅明提出了制备高粘度壳聚糖的方法并研究厂脱乙酰基的速度与碱液浓度、温度的关系,指出了碱液的浓度不能低30％，且反应温度`与脱乙酰速率成正比,要生产高粘度的壳聚糖,可用较低温度长时间反应或高温短时间进行操作。日前我国有近三十余厂家用此方法进行批量生产。国内外的一些学者对此法进行了改进，brousisgnace法是将95%的乙醇与乙二醇、koh混和进行脱乙酰反应,反应16hr的壳聚糖游离氨基达83%。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

1.制备脱乙酰甲壳素

2.脱乙酰甲壳素和甲壳素纳米纤维的制备

4. 研究创新点

1. 通过简单的机械法一次研磨对甲壳素进行解纤处理,制备尺寸均一、高长径比的甲壳素纳米纤维及脱乙酰甲壳素材料；

2.将不同质量分数的明胶与脱乙酰甲壳素和甲壳素纳米纤维分别复合，研究复合膜的透光、力学等方面的性能，并对复合膜的性能方面进行分析对比。