明胶/聚乳酸复合膜的制备及性能研究毕业论文

 2021-04-27 10:04

摘 要

随着科学技术的发展,人们环保意识的增强,绿色能源这一理念的提出,人们逐渐意识到要用一些可降解,可再生的天然高分子材料来代替传统的石油基材料。明胶是一种天然高分子,具有很多良好的物理化学性能,而且来源宽泛、价钱便宜。然而,纯明胶膜存在膜本身质脆、力学性能比较差、潮湿的环境下易变质等问题。聚乳酸是一种合成高分子聚合物材料,聚乳酸具有生物可降解性、优异的生物相容性,对人体不会产生毒副作用。本论文通过共混的方法,将明胶/聚乳酸二者的溶液流延成膜。通过性能测试可以得出,随着聚乳酸的增加,在1:5,1:6时力学性能最佳,而明胶和PLA的浓度则是5%明胶:5%PLA和10%明胶:10%PLA最佳。随着聚乳酸的增加,平均含水量逐渐减少。

关键词:明胶;聚乳酸;制备及性能研究

Study on Preparation and properties of gelatin / polylactic acid composite membrane

ABSTRACT

With the development of science and technology, people's awareness of environmental protection, the concept of green energy, people gradually realized to use biodegradable petroleum based materials, renewable natural polymer material to replace the traditional.Gelatin is a kind of natural macromolecule with many good physical and chemical properties, and its source is broad and cheap. However, the existence of pure gelatin film is brittle, mechanical property is poor, and it is easy to deteriorate in humid environment.Polylactic acid is a kind of synthetic macromolecule polymer material. Polylactic acid has biodegradability and excellent biocompatibility, and it can not produce toxic and side effects to human body.In this paper, the solution of gelatin / polylactic acid (two) was cast into film by blending.Through the performance test, it can be concluded that with the increase of polylactic acid, the mechanical properties of 1:5 and 1:6 are the best, while the concentration of gelatin and PLA is 5%gelatin: 5%PLA and 10% gelatin: 10%PLA is the best.With the increase of polylactic acid, the average water content gradually decreased.

Key word: gelatin;PLA;Preparation and performance study

目 录

1 明胶、聚乳酸材料概述 1

1.1天然高分子材料----胶原及明胶 1

1.2合成高分子材料----聚乳酸 2

1.3明胶/聚乳酸薄膜材料制备方法 3

1.3.1明胶/聚乳酸共聚法 3

1.3.2明胶/聚乳酸共混法 4

1.3.3聚乳酸立构复合物的研究现状 5

1.4本论文研究的意义 6

2 实验部分 7

2.1实验原理 7

2.2实验药品及仪器 7

2.3实验步骤 7

2.3.1 明胶溶液的制备 7

2.3.2 PLA溶液的制备 8

2.3.3 明胶/PLA复合膜的制备 8

2.4明胶/PLA复合膜的性能测试 8

2.4.1力学拉伸性能测试 8

2.4.2吸水性能测试 8

2.5实验过程中的问题及解决方案 9

3 实验结果与讨论 11

3.1明胶/PLA复合膜的力学性能 11

3.1.1体系不同配比对复合膜拉伸强度的影响 11

3.1.2体系不同配比对复合膜断裂伸长率的影响 14

3.2明胶/PLA复合膜的平均含水量 16

4 结论 20

致谢 21

参考文献 22

1明胶、聚乳酸材料概述

1.1天然高分子材料----胶原及明胶

胶原是哺乳动物体内结缔组织的重要组成。胶原构成人体约30%的蛋白质,有16种不同的类型。最丰富的是I型胶原。在肌腱和韧带中存在的是I型胶原,在透明软骨中存在的是II型胶原,I和II型胶原都是以交错缠结排列的纤维网络的形式在体内连接组织,胶原的分子结构是由三股螺旋多肽链组成,每一个链有1050个氨基酸[1]

明胶是一种天然高分子,是由胶原在酸、碱、酶或高温作用下的变性产物,与胶原一样由18种氨基酸组成,在加工的过程中胶原原来的三股螺旋结构已经部分瓦解,使明胶已失去其生物活性。明胶是由胶原受热后发生性质上的变换,不能回转的局部降解产物,因此明胶的组成、性质与胶原的分子结构及其降解有紧密的关系,分子量一般可达1-10万。在明胶的化学成分中,蛋白质含量占82%以上,水分和微量无机盐含量在16%以下,组成明胶的蛋白质大概有18种氨基酸,其中7种是体内所必要的,是一种不错的蛋白源,明胶的成品为白色或棕黄色,半透明,稍有色泽的薄片或颗粒。明胶的实验式为:C102H151O39N31 [2]

明胶分子中的蛋白质含氨基,酰胺基,羟基及羧基等亲水性质基团,在溶液中都能和水分子起水化作用。明胶不溶于冷水,却能在水溶液中会逐渐的吸水溶胀软化,吸水量到达自身质量的5-10倍,构成具有弹性的冻胶。当明胶溶于热水,并与水形成可逆性凝胶,当溶胀后的明胶加热到40℃以上时,明胶表现出很高的扩散性,在水中形成胶质溶液或扩散体系。当明胶遇水起溶胀作用时会使蛋白质分子外层有一水化层包裹着,每一个分子之间有水化层分隔,同时因为蛋白质外层带有一样的电荷,并且和它外层包裹的电荷相反的粒子形成均匀的双电子层。因而明胶溶液由于双电层和分子水化合层两方面的稳定条件使其作为亲水凝胶体系很稳固。且明胶分子构造中含有羧基和氨基两个基团,因此具备双重化合能力,具有和缓冲溶液类似的作用。

明胶具有良好的可降解性、生物相容性、溶胶凝胶可逆转换性,并且有优良的成膜性和入口立刻溶化等特征,且源头宽广、价钱便宜[3]。作为膜材料使用时,明胶具有宽泛的应用领域,可用作药品包装膜材料、食品包装膜材料、医用材料的载体膜材料、农业领域的自营养膜材料等。明胶具有优良的化学与物理性质如成膜性、胶体保护性、两性聚电解质特性、凝胶与溶胶态可逆转变、表面活性以及侧基的髙化学反应活性,使其成为早出现而且非常常用的商品化蛋白质[4]。另外,明胶具有很好的生物相容性和降解性。然而,纯明胶膜存在膜本身质脆、力学性能差、遇水会产生溶胀现象、非干燥环境下易发生变质,易受细菌侵蚀等缺陷,其应用领域受到很大的限制,因此可用其他材料改性以形成复合材料是现在常使用的手段。

1.2合成高分子材料----聚乳酸

聚乳酸( PLA) 属于热塑性脂肪族聚酯这类高分子聚合物材料,是在人工合成下得到的。可用作控制释放药物载体,由于其具有可降解性也常用做手术缝合线。在外部条件为100℃和1000Pa压力下先使乳酸脱水,然后用0.2%对甲苯磺酸作酯化的催化剂,0.5%氯化亚锡作为缩聚的催化剂,在外部条件为160℃和0-1300Pa下熔融缩聚30h,可得分子量为8000以上的PLA。此外,开环聚合也是合成脂肪族聚酯的方法。乳酸经自聚成环状二聚体丙交酯,提纯后,可开环聚合成高分子量的聚乳酸[5]

您需要先支付 80元 才能查看全部内容!立即支付

课题毕业论文、开题报告、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找,优先添加企业微信。