细菌纤维素/聚乳酸复合材料的制备与表征开题报告

 2021-08-08 02:08

全文总字数:1894字

1. 研究目的与意义

研究目的:通过对细菌纤维素进行相应的前期处理,采用机械法制备出细菌纤维素纳米纤维,制备不同比例细菌纤维素/聚乳酸复合材料并对其主要性能进行表征与分析。

研究意义:随着细菌纤维素复合材料的广泛应用,对这种新型的复合材料的研究,找寻细菌纤维素/聚乳酸复合材料的最佳制备工艺,对开发利用新型的绿色环保材料具有现实和深远意义。

2. 国内外研究现状分析

在众多可生物降解聚合物中,PLA 相对于其他材料,在生物降解性能方面较好、机械强度较适中,另外它的加工性能也较好,加工设备可采用传统塑料如聚乙烯(PE)的加工设备,不需要重新开发设计新的工艺,应用广泛。PLA 最重要的特点是它优秀的循环性,它源于自然,归于自然,从某种意义上来说它真正的实现了碳循环。细菌纤维素是一种由细菌产生的胞外产物,因为其由细胞产生的,所以将其命名为细菌纤维素。在 1886 年 Brown 发现细菌纤维素,当时他做实验时发现细菌属菌株在培养基表面形成了白色凝胶状的薄膜。但由于技术设备不够先进,对细菌纤维素的研究并没有很大的突破。

目前,细菌纤维素已广泛应用于生物医药、包装材料、音响器材等诸多领域。尤其是在纳米生物医用材料领域,在组织工程支架、人工血管与人工皮肤,以及伤口敷料等方面具有特别广泛的用途。同时细菌纤维素作为一种新型纳米材料具有环保性和很高研究发展价值。李明珠发表了纳米纤维素/聚乳酸复合材料的制备与研究,研究了利用杨木木粉、棉花为主要原料,采用化学处理方法结合机械处理方法,制备纳米纤维素;利用制备的纳米纤维素制备具有高模量、高强度的纳米纤维素膜;比较混溶法和浸渍法制备的纳米纤维素/聚乳酸复合材料的性能;分析不同机械处理对纳米纤维素/聚乳酸复合材料性能的影响;分析不同浸渍时间对纳米纤维素/聚乳酸复合材料性能的影响。习华鑫采用熔融共混的方法分别制备了淀粉(Starch)共混、黄麻纤维(JF)增强以及轻基磷灰石(HA)填充聚乳酸材料,重点考察了高分子增容剂马来酸配接枝聚乳酸和反应型增塑剂环氧大豆油对Starch/PLA共混体系的增容机理以及材料的降解行为,不同的预处理对JF/PLA复合材料力学性能以及耐热性的影响,表面改性的HA在基质中的分散性以及HA/PLA复合材料的物理化学性质对细胞相容性的影响。马云霞发表了聚乳酸基纳米复合材料的制备与性能研究;王宗良,贾原媛,石毅,等人对纳米细菌纤维素膜的表征与生物相容性进行了研究. 郭文静对木纤维-聚乳酸生物质复合材料复合因子进行了研究. 沈一丁,赖小娟.王磊等人对聚乳酸-乙基纤维素复合膜的制备及其性能进行了研究.刘德宝对镁-聚乳酸复合材料的制备与表征进行了研究。 张秀菊等人对模压成型制备聚乳酸-细菌纤维素衍生物复合材料进行了研究。李红月等人对细菌纤维素-聚乳酸互穿网络复合材料的结晶与熔融进行了研究。以 PLA 为基体,BC 为增强体,通过 PLA-三氯甲烷溶液与 BC-无水乙醇分散液的共混扩散制备了具有互穿网络结构的 BC/PLA 生物复合材料。采用SEM、偏光显微镜(POM)、DSC 和莫志深(MO)模型研究了复合材料的微观形态、球晶形貌、非等温结晶动力学和熔融行为。徐田军 等人对细菌纤维素及其酯化产物与聚乳酸的复合材料的制备与表征进行了研究。将干冻 BC 先加入二氧六环均质几分钟,再将其与聚乳酸搅拌混合,注入到注射器中,缓缓推入到液氮池中形成微球,再将微球材料熔融挤压形成膜。BC 的酯化产物也这样操作。结果表明 BC 以及其酯化产物在 PLA 中均匀分布,并且随着 BC 及其酯化产物的加入,PLA 的降解温度下降。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容:(1)通过对细菌纤维素进行活化处理,之后采用机械法将片状细菌纤维素制备成细菌纤维素纳米纤维。(2)将细菌纤维素纳米纤维和聚乳酸材料混合,制备出不同比例配方的细菌纤维素/聚乳酸复合材料。(3)对制备得到的复合材料进行性能测试和表征分析。

研究计划: (1)11月选题,查阅文献,收集资料,明确研究方向;(2)12月拟定实验方案;(3)1月准备实验材料,进行预实验;(4)3-4月正式试验及数据分析;(5)5月撰写毕业论文;(6)6月修改文章并定稿,准备答辩。

4. 研究创新点

1.本课题的特色在于将两种材料进行复合,而且材料可自然降解,强度较高,成低价廉,探索新型细菌纤维素/聚乳酸复合材料的制备工艺,是一项既环保又有前景的研究。

2.借助细菌纤维素纳米纤维的优异性能,制备具有拉伸强度高、优异的热稳定性的复合材料,期望得到新型的功能性复合材料。

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