纳米纤维素/壳聚糖/明胶复合膜的制备及其性能研究

doi:10.3969/j.issn.1673-5854.2018.01.003

生物质化学工程 ›› 2018, Vol. 52 ›› Issue (1): 17-22.doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2018.01.003

纳米纤维素/壳聚糖/明胶复合膜的制备及其性能研究

杨旋¹, 唐丽荣^1,2, 林凤采¹, 卢麒麟¹, 黄彪¹

1. 福建农林大学材料工程学院, 福建福州 350002;
2. 福建农林大学金山学院, 福建福州 350002

收稿日期:2017-10-26 出版日期:2018-01-30 发布日期:2018-02-06
通讯作者: 黄彪,教授,博士生导师,主要从事植物纤维化学和炭材料的研究;E-mail:bhuang@fafu.edu.cn。 E-mail:bhuang@fafu.edu.cn
作者简介:杨旋(1994-),男,湖北襄阳人,硕士生,研究方向为生物质能源与炭材料;E-mail:fafuyxYX@163.com
基金资助:
林业公益性行业科研专项（201504603）；国家自然科学基金资助项目（31370560）；福建省科技厅自然科学基金（2016J01088）

Preparation and Properties of Nanocellulose/Chitosan/Gelatin Composite Films

YANG Xuan¹, TANG Lirong^1,2, LIN Fengcai¹, LU Qilin¹, HUANG Biao¹

1. College of Material Engineering, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China;
2. Jinshan College, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China

Received:2017-10-26 Online:2018-01-30 Published:2018-02-06

摘要/Abstract

摘要： 以明胶（Gel）、壳聚糖（CS）、纳米纤维素（NCC）为原料，采用溶液共混法制备了不同NCC和CS质量比的纳米纤维素/壳聚糖/明胶复合膜。采用紫外-可见分光光度计、扫描电镜（SEM）、红外光谱仪（FT-IR）、X射线衍射仪（XRD）、热分析仪（TGA）和质构仪对所制备复合膜的透光性能、显微结构、化学结构、晶体结构、热学性能和力学性能进行了分析。结果表明：纳米纤维素、壳聚糖、明胶之间形成相互作用较强的网络结构。复合膜表面光滑，分散均匀，具有良好的相容性。随着纳米纤维素含量的增加，复合膜透光率呈下降的趋势。与壳聚糖膜相比，复合膜的热稳定性显著提高。当纳米纤维素与壳聚糖质量比为7：1时，复合膜拉伸强度最高可达到33 MPa，断裂伸长率可达到14.9%，吸水率最大值可达到341%。

关键词: 明胶, 壳聚糖, 纳米纤维素, 复合膜, 力学性能

Abstract: With gelatin(Gel), chitosan(CS), nanocellulose(NCC) as raw materials,the nanocellulose/chitosan/gelatin(NCC/CS/Gel) composite films with different NCC and CS mass ratios were prepared by solution blending method. The light transmittance, microstructure, chemical composition, crystal structure, thermal properties and mechanical properties of the composite films were characterized by UV-Vis spectrophotometer, scanning electron microscopy(SEM), Fourier transform infrared spectroscopy(FT-IR), X-ray diffraction(XRD), thermal analyser(TGA) and texture analyser. The results showed that the nanocellulose, chitosan and gelatin formed network structure with strong interaction. It could be seen that the composite fimls had smooth surface, uniform dispersion and good compatibility. With the increasing of NCC content, the transmittance of NCC/CS/Gel composite films decreased. Compared with CS, the light thermal stability of the composite films was remarkably improved. When the mass ratio of NCC to CS was 7:1, the tensile strength of NCC/CS/Gel composite films was up to 33 MPa, elongation at break could reach 14.9 %, the maximum water absorption rate could reach 341 %.

Key words: gelatin, chitosan, nanocellulose, composite film, mechanical properties

中图分类号:

TQ352

杨旋, 唐丽荣, 林凤采, 卢麒麟, 黄彪. 纳米纤维素/壳聚糖/明胶复合膜的制备及其性能研究[J]. 生物质化学工程, 2018, 52(1): 17-22.

YANG Xuan, TANG Lirong, LIN Fengcai, LU Qilin, HUANG Biao. Preparation and Properties of Nanocellulose/Chitosan/Gelatin Composite Films[J]. bce, 2018, 52(1): 17-22.

参考文献

[1] 黄彪,卢麒麟,唐丽荣. 纳米纤维素的制备及应用研究进展[J]. 林业工程学报,2016,1(5):1-9.
[2] 刘聪,张洋. 纳米纤维素增强豆胶胶合性能的热分析[J]. 包装工程,2015,36(13):15-19.
[3] 卢麒麟,胡阳,游惠娟,等. 纳米纤维素研究进展[J]. 广州化工,2013,41(20):1-3,6.
[4] AVIK K,RUHUL K,STEPHANE S,et al. Mechanical and barrier properties of nanocrystalline cellulose reinforced chitosan based nanocomposite films[J]. Carbohydrate Polymers,2012,90(4):1601-1608.
[5] GE L M,ZHU M J,XU Y B,et al. Development of antimicrobial and controlled biodegradable gelatin-based edible films containing nisin and amino-functionalized montmorillonite[J]. Food & Bioprocess Technology,2017,10(9):1727-1736.
[6] CHIOU B,AVENA-BUSTILLOS R J,BECHTEL P J,et al. Cold water fish gelatin films:Effects of cross-linking on thermal,mechanical,barrier,and biodegradation properties[J]. European Polymer Journal,2008,44(11):3748-3753.
[7] PILLAI C K S,PAUL W,SHARMA C P. Chitin and chitosan polymers:Chemistry,solubility and fiber formation[J]. Progress in Polymer Science,2009,34(7):641-678.
[8] FERNANDES S,OLIVEIRA L,FREIRE C,et al. Novel transparent nanocomposite films based on chitosan and bacterial cellulose[J]. Green Chemistry,2009,11(12):2023-2029.
[9] 魏洁,母军,杨明生,等. 基于废弃包装纸的纳米纤维素制备及其对淀粉胶黏剂性能的影响[J]. 包装工程,2016,37(1):111-114.
[10] CAO X,CHEN Y,CHANG P R,et al. Starch-based nanocomposites reinforced with flax cellulose nanocrystals[J]. Polymer Letters,2008,2(7):502-510.
[11] 夏万尧,刘伟,崔磊,等. 壳聚糖-明胶多孔复合支架构建自体组织工程化软骨组织的实验研究[J]. 中华医学杂志,2003,83(7):577-579.
[12] GÓMEZ-ESTACA J,GÓMEZ-GUILLÉN M C,FERNÁNDEZ-MARTÍN F,et al. Effects of gelatin origin,bovine-hide and tuna-skin,on the properties of compound gelatin-chitosan films[J]. Food Hydrocolloids,2011,25(6):1461-1469.
[13] 宋慧君,汤克勇,王芳,等. 聚乙二醇对明胶/壳聚糖复合膜性能的影响[J]. 功能材料,2014,14(45):14031-14036.
[14] 刘忠明,董峰,王小林,等. 纳米纤维素/壳聚糖复合膜的制备和性能[J]. 包装工程,2016,37(17):75-79.
[15] TANG J Y,BAO L H,LI X,et al. Potential of PVA-doped bacterial nano-cellulose tubular composites for artificial blood vessels[J]. Journal of Materials Chemistry B,2015,3(43):8537-8547.
[16] SIRÓ I,PLACKETT D. Microfibrillated cellulose and new nanocomposite materials:A review[J]. Cellulose,2010,17(3):459-494.
[17] MIAO C,HAMAD W Y. Cellulose reinforced polymer composites and nanocomposites:A critical review[J]. Cellulose,2013,20(5):2221-2262.
[18] 卢麒麟,黄彪,唐丽荣,等. 响应面法优化制备巨菌草纳米纤维素及其性能表征[J]. 功能材料,2013,44(20):2985-2989.
[19] YANO H,SUGIYAMA J,NAKAGAITO A N,et al. Optically transparent composites reinforced with networks of bacterial nanofibers[J]. Advanced Materials,2005,17(2):153-155.

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Preparation and Properties of Nanocellulose/Chitosan/Gelatin Composite Films

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[2]	尚玮姣,王璐. 基于专利的纳米纤维素技术现状与分析[J]. 生物质化学工程, 2020, 54(4): 49-56.
[3]	孙琳,刘华玉,刘坤,张筱仪,解洪祥,张蕊,李海明,司传领. 纳米纤维素的疏水改性及应用研究进展[J]. 生物质化学工程, 2020, 54(4): 57-66.
[4]	卢琳娜,卢麒麟. 超声波辅助纤维素酶水解制备纳米纤维素[J]. 生物质化学工程, 2020, 54(1): 55-59.
[5]	陈家宝,王广彬,南静娅,王利军,王春鹏,储富祥. 亚硫酸处理双组分豆粕胶黏剂的应用性能研究[J]. 生物质化学工程, 2019, 53(6): 9-14.
[6]	王巍,王云婷,李新宁. 热处理对木质纤维素I_β结构及其力学性能影响的分子动力学模拟[J]. 生物质化学工程, 2019, 53(3): 33-38.
[7]	郭睿,张瑶,韩双,王宁. 响应面法优化羟丙基壳聚糖的合成工艺[J]. 生物质化学工程, 2019, 53(1): 25-32.
[8]	安胜男,马晓军,朱礼智,于丽丽. P34HB/木粉生物复合材料降解过程中结构与性能的变化[J]. 生物质化学工程, 2019, 53(1): 33-39.
[9]	张恒,高洪坤,王哲,朱晓龙,刘东阳. 疏水化改性纳米纤维素的制备及应用研究进展[J]. 生物质化学工程, 2019, 53(1): 61-66.
[10]	李漫, 蔡照胜, 房桂干, 梁龙, 周静. 甲基橙印迹磁性壳聚糖聚合物的制备及吸附特性[J]. 生物质化学工程, 2018, 52(3): 1-8.
[11]	唐爱民, 闫长媛, 李德贵. 莫西沙星/纳米纤维素缓释膜的制备及其释药性能研究[J]. 生物质化学工程, 2018, 52(1): 1-9,28.
[12]	王玲, 周娇, 马晓军. 壳聚糖/聚羟基丁酸戊酸共聚酯生物降解复合膜的制备[J]. 生物质化学工程, 2017, 51(6): 1-5.
[13]	朱雪换, 杨仁党, 刘萧. 含硫改性壳聚糖气凝胶的合成及对Cu²⁺吸附的研究[J]. 生物质化学工程, 2017, 51(3): 1-6.
[14]	张翠美, 崔雪静, 孙艳妮, 姜瑞玉, 赵季若, 冯莺. 碱木质素填充天然橡胶的特性研究[J]. 生物质化学工程, 2017, 51(3): 33-40.
[15]	孙运昌, 高振华, 王向明. 制备工艺对木质素基弹性体力学性能的影响[J]. 生物质化学工程, 2017, 51(2): 13-18.