天然纤维素成膜性的实验研究

天然纤维素成膜性的实验研究

天然纤维成膜是近年来国际研究的热点。天然纤维素成膜的研究在国外已有进行,国外的发达国家,美国,加拿大等国都在研究当中。由天然纤维通过化学方法溶解后再沉淀析出得到的纤维素,不同于其它合成聚合物的一个特点是它对生物体无毒性,具有良好的生物相容性,可以广泛用于食品、医药等领域。研究发现纤维素直接成膜价格低廉且膜具有一定的物理化学性能,如抗水性好,强度好,可生物降解。本文就关于天然纤维在不同的条件下的成膜性,及不同成膜手段对天然纤维的成膜性的影响进行了探讨。1实验1.1试空液调温电套dh100kpa主要仪器:jj-2型直流电动搅拌器;98-1-B型电子调温电热套;DH·101电热恒温鼓风干燥箱;高压锅(80kPa);烧杯,三口烧杯,粉碎机,天平,玻璃板。天然纤维素:白松锯末;试剂:氢氧化钠,盐酸,硫脲,尿素,丙烯酰胺。1.2直接提取天然纤维提取物并进行膜试验1.2.1直接成膜实验1蒸煮时间白松锯末粉碎机粉碎→纱布网包好→取清液静置←分离←∣∣∣∣∣高压锅蒸煮‚蒸煮时间(min):20,25,30,40,50白松锯末粉碎机粉碎→纱布网包好→取清液静置←分离←|高压锅蒸煮‚蒸煮时间(min):20,25,30,40,502实验现象蒸煮液为清澈液体;随着蒸煮时间的增加,清液由浅黄色逐渐变深,至深棕色。3d后(15～17℃)在一烧杯底发现一透明,柔韧的薄膜。1.2.2自然纤维溶液的组合试验1溶解于水中的水在蒸煮的过程中有半纤维素,木素,少量的纤维素分子溶解于水中。由于存在羟基,这些存在水中的高分子的小分子可以在一定条件下自身发生羧合生成大分子,也可以用其他物质反应发生羧合反应,交联生成大分子。2实验过程取30g白松锯末→高压锅蒸煮2min→取蒸煮液,加热蒸发→边煮边滴加丙烯酰胺,至溶液少量→冷却。实验现象见表1。1.2.3不同因素对不同蒸煮液的纤维素在不同温度下发生羧合和生成实物型的影响1)蒸煮液颜色变化是由于在高温蒸煮的过程中木素大分子以木素小分子的形式分解下来,但是长时间的蒸煮下发生羧合又生成大分子。本实验确实证明天然纤维素的蒸煮液有膜存在,但此实验重复性差,木素纤维素的含量少,受到蒸煮压力以及环境温度影响很大。2)天然纤维蒸煮液中的木素,半纤维素,少量纤维素的小分子与丙烯酰胺发生交联反应,与温度条件有关。3)有粘稠物出现,说明含成膜物质。1.3经过天然纤维的深入研究，提取了膜物质1.3.1纤维复合膜的制备实验过程:白松锯末粉碎机粉碎→用蒸馏水浸泡12～16h→高压锅中蒸煮→骤冷→取纤维,烘干箱干燥→取5g干燥纤维,配置95g质量浓度为7%～17%NaOH溶液→强力搅拌6h(0～4℃)→将溶解液静置12h→将不溶纤维,用质量浓度2%盐酸中和,水洗,烘干→称量。由实验结果绘出在恒压(80kPa)、不同碱的质量浓度(7%～17%)下,不同蒸煮时间的天然纤维溶解度曲线图,如图1所示。1.3.2在质量浓度的基础上的溶解实验原理:适当润胀剂的加入可大大提高天然纤维的溶解,为此,选用硫脲为润胀剂,形成NaOH/硫脲体系,对不同质量浓度硫脲(2%～5%)在不同NaOH的质量浓度(7%～13%)中的溶解情况进行对比。实验过程:白松锯末蒸馏水浸泡6h→高压锅中适量水蒸煮1h→骤冷,取出,干燥→称取5g预处理的天然纤维,放入三口烧杯→量取95g的NaOH溶液(7%～13%)→加入质量浓度为2%～5%的硫脲→电动搅拌器最大转速间歇搅拌6h(0～4℃)→加入质量浓度为2%～5%的硫脲→丝网过滤,取溶解液→静止12h(0～4℃)。实验现象:1)固定硫脲的浓度其实验现象见表2。2)固定NaOH浓度时的实验现象见表3。1.3.3不同的处理方法对纤维素在碱液中溶解度的影响1)加压对天然纤维的预处理比常压下有利于天然纤维的溶解。2)恒压蒸煮与碱液的浸渍两种方法的结合使用有利于纤维素的溶解。3)恒压蒸煮处理后的天然纤维,在碱液浓度是7%～13%之间时溶解度较高;随着蒸煮时间的增加,纤维素在碱液中的溶解度的最高点向碱液溶度增大的方向偏移。4)加入润胀剂后,天然纤维溶解度有很大提高,硫脲是天然纤维很好的润胀剂。2天然纤维润胀剂与纤维在不同的溶剂合合水1)天然纤维初步蒸煮的提取液可以成膜,但受环境温度、压力蒸煮时间、酸碱度的影响很大,实验的重复性差。2)天然纤维在经过恒定压力蒸煮、碱预处理合和强力搅拌的条件下,溶解度有很大的提高,溶解物成粘稠状,成膜脆。3)硫脲是天然纤维很好的润胀剂,纤维的溶解度有很大提高,利于纤维成膜。4)天然纤维素可以成膜,在印刷,包装覆膜应用领域有广阔的发展前景。3天然