壳聚糖/玉米淀粉交联膜的制备及性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.07.007

中国塑料 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (7): 37-42.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.07.007

壳聚糖/玉米淀粉交联膜的制备及性能研究

凡淑婷, 张芷瑜, 郭睿, 毕文雅, 张利君()

安徽农业大材料与化学学院，合肥 230006

收稿日期:2023-10-23 出版日期:2024-07-26 发布日期:2024-07-24
通讯作者: 张利君（1986-），女，博士，安徽农业大学讲师，主要研究方向为功能高分子材料的制备及应用，LjunZhang@ahau.edu.cn
E-mail:LjunZhang@ahau.edu.cn
基金资助:
安徽高校自然科学研究项目(KJ2021A0131);国家级大学生创新训练项目(202210364060);安徽省大学生创新训练项目(S202310364131)

Preparation and performance of chitosan/corn starch crosslinked films

FAN Shuting, ZHANG Zhiyu, GUO Rui, ZHANG Lijun

College of Light?Textile Engineering and Art，Anhui Agricultural University，Hefei 230006，China

Received:2023-10-23 Online:2024-07-26 Published:2024-07-24

摘要/Abstract

摘要：

以壳聚糖（CS）和玉米淀粉（St）为原料、柠檬酸（CA）为交联剂，采用流延法制备了CS/St/CA交联膜。研究了CS与St的质量比以及CA的含量对CS/St/CA膜热稳定性、水溶性、阻湿性以及力学性能的影响。结果表明，CA的加入对CS/St膜的性能有明显影响，且当CS/St的质量比为2/1，CA在溶液中的质量分数为2 %时，所制备的CS/St/CA交联膜的综合性能最优。此时，薄膜的最大热分解温度为366.3 ℃，质量保留率为28.29 %，含水量为8.16 %，水溶性为28.48 %，溶胀度为18.72 %，薄膜表面的水接触角为101.5 °，薄膜的水蒸气透过量为8 g/（m²·24 h），降低了12.25倍，水蒸气透过系数为0.488×10^-13 g•cm/（cm²·s·Pa），拉伸强度从3.7 MPa 提高到了12.5 MPa，断裂伸长率从85.3 %提高到了113.2 %。

关键词: 壳聚糖, 玉米淀粉, 柠檬酸, 交联薄膜, 阻湿性

Abstract:

Chitosan （CS）/corn starch （St）/citric acid （CA） crosslinked films were prepared by a tape casting method using CS and St as raw materials and CA as a crosslinking agent. The effects of CS and ST contents on the thermal stability， water solubility， moisture resistance， and mechanical properties of the crosslinked films were investigated. The results indicated that the addition of CA generated a significant impact on the performance of the crosslinked films， and the as⁃prepared films exhibited the best comprehensive performance when the mass ratio of CS/St was 2∶1 and the mass fraction of CA in the solution was 2. In this case， the films presented a maximum thermal decomposition temperature of 366.3 ℃， a mass residue rate of 28.3 %， a water content of 8.16 wt%， a water solubility of 28.48 %， a swelling degree of 18.72 %， a water contact angle of 101.5 ° on the film surface. Their water vapor permeability was determined to be 8 g/（m²·24 h）， which was reduced by 12.25 times. The films also exhibited a water vapor permeability coefficient of 0.488×10^-13 g·cm/（cm²·s·Pa）. Their tensile strength was increased from 3.7 to 12.5 MPa， and their elongation at break was increased from 85.3 % to 113.2 %.

Key words: chitosan, corn starch, citric acid, crosslinked film, moisture barrier property

中图分类号:

TQ321

凡淑婷, 张芷瑜, 郭睿, 毕文雅, 张利君. 壳聚糖/玉米淀粉交联膜的制备及性能研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(7): 37-42.

FAN Shuting, ZHANG Zhiyu, GUO Rui, ZHANG Lijun. Preparation and performance of chitosan/corn starch crosslinked films[J]. China Plastics, 2024, 38(7): 37-42.

图/表 9

图1 不同薄膜的TG和DTG曲线

Fig.1 TG and DTG curves of different films

温度/℃	CS的质量保留率/%	St的质量保留率/%	CS/St的质量保留率/%
50	99.27	99.35	100.00
110	91.41	93.83	93.11
350	33.18	29.26	33.54
600	25.71	13.45	24.93

表1 薄膜在不同温度下的质量保留率

Tab.1 Weight loss of the films at different temperature

图2 不同CS/St复合膜的拉伸强度和断裂伸长率

Fig.2 Tensile strength and elongation at break of the films

图3 不同薄膜的FTIR谱图

Fig.3 FTIR spectra of different films

图4 不同CA含量的CS/St/CA交联膜的TG和DTG曲线

Fig.4 TG and DTG curves of CS/St/CA films

温度/℃	CA含量/%
温度/℃	0	0.5	2	5
50	100.00	100.00	100.00	100.00
150	89.82	92.17	93.65	95.23
370	31.92	35.44	45.36	43.94
600	24.93	25.72	28.29	26.11

表2 不同CA含量的CS/St/CA交联膜在不同温度下的质量保留率 (%)

Tab.2 Weight loss of different CS/St/CA films at different temperature

CA含量/ %	含水量/ %	水溶性/ %	溶胀度/ %	接触角/ （°）
0	11.93	39.79	74.84	45
0.5	9.09	34.36	73.13	81.5
2	8.16	28.48	18.72	101.5
5	6.44	35.82	10.60	69

表3 不同CA含量的薄膜的含水量、水溶性、溶胀度和水接触角

Tab.3 MC，WS，SD and WCA of different films

图5 不同CA含量的 CS/St/CA交联膜的水蒸气透过量和透过系数

Fig.5 Water vapor permeability and water vapor transmittance of the films

图6 不同CA含量的CS/St/CA交联膜的拉伸强度和断裂伸长率

Fig.6 Tensile strength and elongation at break of CS/St/CA films

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