高分子复合肥（精选10篇）
高分子复合肥 篇1
摘要：高分子导电材料一直是导电材料中的重点研究对象。其中, 复合型高分子导电材料因其特有的优势被广泛应用于通信、电子、电力等领域。简要介绍了复合型导电高分子材料的分类和应用情况, 以期为日后的相关工作提供参考。
关键词：复合型高分子导电材料,聚合物,掺杂剂,腐蚀性
高分子导电材料是指具有导电功能 (金属导电性、半导电性、超导电性) 、电导率为10-6 S/cm的聚合物。按照材料结构和制备方法的不同, 可将其分为结构型高分子导电材料和复合型高分子导电材料。
结构型高分子导电材料是指高分子结构本身能够导电, 或者经过掺杂处理后具备一定导电能力的共轭聚合物。聚噬吩、聚乙炔、聚砒咯和聚吠喃等聚合物就是应用频率最高的高分子导电材料。它们受到了材料、电子、化学等领域专家的高度关注。虽然这类材料的应用范围较广, 但是, 在其使用过程中, 也存在许多问题。因为这类聚合物的刚性大、难熔、成型困难, 而且重复使用率比较低, 所以, 应用成本比较高。如果作掺杂处理, 那么, 掺杂剂的毒性和腐蚀性比较大, 也会影响其性能。这些缺点限制了结构型高分子导电材料的使用。因此, 相关专家将他们的目光转向了复合型高分子导电材料。
20世纪60年代, 复合型高分子导电材料被应用于工业中。它是利用复合工艺将各种导电填料与聚合物、橡胶等聚合在一起制成的具有导电能力的复合材料。与结构型高分子导电材料相比, 它质量轻、容易加工、成本低, 能够根据使用需求调节材料的导电性能和力学性能。因为复合型高分子导电材料的性能好、优点多、实用性强, 所以, 被广泛应用于现代化电子工业中。
1 分类及其特点
根据添加物种类的不同, 可将复合型高分子导电材料分为填充复合型高分子导电材料和共混复合型高分子导电材料。
1.1 填充复合型高分子导电材料
在基体聚合物中加入导电填料, 利用混合工艺制成的就是填充复合型高分子导电材料。常用的填充导电材料有金属系材料和碳系材料, 基体聚合物则有环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂、聚氯乙烯和ABS树脂等。
1.1.1 金属系填充复合型高分子导电材料
金属系填充复合型高分子导电材料的填充物是高导电性的金属纤维和金属粉末等, 基体为电绝缘性高分子。在选取金属时, 要选择稳定性好、不易被氧化的金、银、铜、镍等。但是, 在此要注意, 金、银的价格比较高, 密度也比较大, 一般情况下, 可将其应用于要求较高的电子元件或电气装置中。虽然铜、镍的价格低, 导电性也不错, 但是, 它们容易被氧化, 导电性也不稳定, 所以, 多被应用于要求不太高的印刷线路引线材料或电磁屏蔽材料中。
1.1.2 碳系填充复合型高分子导电材料
碳系填充复合型高分子导电材料的填充物是炭黑、石墨和碳纤维等。其中, 炭黑的应用率最高, 因为它密度小、成本低、导电性能好, 但是, 唯一的缺点就是它是黑色的, 会影响产品的美观性。虽然石墨的性能不错, 但是, 其中的杂质比较多, 使用前要作相应的处理, 比较麻烦, 而且还会增加使用成本。而碳纤维则具有强度高、添加量少、抗腐蚀等优点。
1.2 共混复合型高分子导电材料
共混复合型高分子导电材料是在基体聚合物中加入结构型高分子导电材料的颗粒或者粉末, 然后采用相关工艺复合而成的。聚苯胺、聚吡咯是最常用的结构型高分子。目前, 聚苯胺是最有价值的高分子导电材料之一, 它具有环境稳定性好、电化学性能好、成本低、易于合成等优点, 可用于熔融或者溶液加工中。聚吡咯是相关人员最早研究的高分子材料, 经过一定的处理后, 其最高电导率达102 S/m, 而且它在空气中的状态比较稳定, 制备方便, 很容易发生电化学聚合反应, 形成致密导电薄膜。在共混时, 使用的混合方法有熔融共混法、机械共混法、吸附聚合法和溶液共混法等。
2 复合型高分子导电材料的应用
20世纪80年代, 复合型高分子导电材料因其性能优势被广泛应用。材料的电导率不同, 功能不同, 其适用的领域也不同, 具体情况如表1所示。
3 结束语
因为复合型高分子导电材料具有导电性能好、质量轻、能够大规模生产、成本低、使用寿命长等优点, 所以, 它受到了人们的高度关注。经过几十年的研究, 目前, 它已被广泛应用于信息产业、光电子元件和传感器制造、隐身技术、电磁屏蔽技术等方面, 有广阔的发展前景。相信随着科技的进步, 类似于碳纳米等性能良好的填充材料也将会被应用, 而相关人员也越来越重视对复合型高分子导电材料的研究。
参考文献
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[3]益小苏.复合导电高分子材料的功能原理[M].北京:国防工业出版社, 2004:8-15.
高分子复合肥 篇2
采用固相反应法制备高温超导材料Bi2Sr2Ca2Cu2O3(Bi-2223),以高温超导材料为基体加入聚乙丙烯橡胶(EPR)高分子绝缘材料,通过不同温度退火处理,制备一系列超导.高分子复合材料,运用X射线衍射技术(XRD)和扫描电镜(SEM)对样品进行物相分析;采用低温循环系统测量样品电阻随温度变化关系;利用HP4294A型阻抗分析仪测量样品的`介电特性,并对样品的电输运性质和介电特性进行了探讨.
作 者：宋桂林 房坤 常方高 SONG Gui-lin FANG Kun CHANG Fang-gao 作者单位：河南师范大学物理与信息工程学院,河南,新乡,453007刊 名：低温物理学报 ISTIC PKU英文刊名：CHINESE JOURNAL OF LOW TEMPERATURE PHYSICS年，卷(期)：30(3)分类号：O51关键词：超导-高分子复合材料 输运性质 介电特性
高分子复合肥 篇3
摘 要：随着高分子复合材料技术的不断发展，加强绝缘和双重绝缘的直流接触网势必会成为一种新兴的技术策略，由于高分子复合材料具有多种颜色可选择，可以和车站的建筑风格色调相协调，因此在城市景观效果上也比较突出，而高分子复合材料制品则不存在该类问题。
关键词：接触轨；复合材料；绝缘子
接触轨是安装在车辆限界外侧轨道旁的绝缘装置上的刚性导线，它在正常运行中可进行电力传输，并防止人员有意或无意接触。接触轨系统作为地铁供电系统的末端，是向电力机车输送牵引电能的唯一且没有备用的设备，其安装的可靠性直接影响到地铁供电系统甚至整个地铁系统的安全运营。根据受流位置不同，分为上部受流、下部受流和侧部受流3种安装形式，而不管哪一种安装方式，都涉及到接触轨的支撑、防护两大件非金属绝缘件，因此采用合适的非金属绝缘材料来保证接触轨安装的可靠、安全显得尤为重要。
1.接触网的运行现状分析
当前，凡在建地铁项目，只要是隧道内采用架空接触网都毫无例外地选择刚性接触网悬挂。从理论上讲，相对于柔性接触网，刚性接触 网具有净空要求低、维护工作量小、无下锚等优势。但是近年据运营单位反映：刚性悬挂接触线磨耗比柔性接触 网要大很多，受电弓滑板的更换周期也缩短了，其维护工作量并不比柔性接触网少，在实际应用中其优势仅仅体现在无下锚方面，因此刚性悬挂除适用于长大区间隧道外，在其他方面与柔性悬挂相比并无明显优势。柔性悬挂方案中的接触网，其绝缘子对隧道壁的空气绝缘距离是接触网安装悬挂的制约因素，如采用绝缘腕臂的弓形结构，其净空要求将降到最低，甚至低于刚性接触网的净空要求。所以在非长大区间内采用弓形绝缘腕臂将改善刚性悬挂条件下的弓网关系，减少接触线磨耗，延长受电弓的使用寿命。此外，在接触网零件中，零件的种类约200300种，而且95%以上都是由金属材料制成的，金属用量极大，若采用玻璃钢等树脂材料来作为零件，则可以大大节约金属特别是有色金属的需求量，有益于保护环境资源。
2.高分子复合材料的特性分析
2.1结构形状无限制
热固性复合材料的成型工艺与钢材和木材等传统材料不同。利用热固性复合材料的树脂改性技术和加工工艺，即可设计出耐高温性能、防火性能优异的复合材料与满足结构性能的构件。一般工业与民用领域中常见的热塑性复合材料所采用的树脂遇热软化或熔融而处于可塑性状态、冷却后又变坚硬，而且这一过程可以反复进行。因此，热塑性树脂虽然具有很多优点，但也存在强度、硬度、耐热性、尺寸精度等较低，力学性能受温度影响较大，耐负荷变形大等缺点，所以较难在重要的工程领域中应用。热固性复合材料除具有密度低、导热系数低、良好的绝缘性及物理力学性能等基本性能外，还具有其他材料所不具有的特性。
2.2性能的可设计性
常规材料由于有固定的物质成份，因此就有相对固定的性能，而热固性复合材料没有特定的物质成份，所以也就没有固定的性能。实际应用中往往根据使用对象对材料性能和形状的要求来选择其基体材料、增强材料和成型工艺。也就是说，复合材料的性能是可设计的。由于复合材料的性能可设计，使其应用范围很广，例如，可以根据使用环境条件的要求设计出防腐、保温、透光等材料，也可根据使用功能要求设计出轻质、高强、绝缘、导电、透波、吸波及耐磨等材料，以及可对外界环境变化做出反应的“机敏”复合材料。
3.地铁的热固性复合材料
3.1提高热固性复合材料性能
通过研究树脂基体的改性、玻璃纤维增强材料的敷设方式，以及依靠制作工艺的改进来提高热固性复合材料的性能，使其性能和造价均能满足地铁工程的要求。通过调整树脂的分子结构及材料组成获得具有较好防火性能及耐热性能的复合材料。合理设计增强纤维的用量及铺设形式，获得理想的力学性能并降低生产成本。改善成型工艺，获得理想的制品并提高生产效率。
3.2提高热固性复合材料性能
复合材料一般由基体材料和增强材料两大组分构成，各组分材料之间具有明显的界面，宏观上呈现出“各向异性”的特征。复合材料按其基体材料的性质可分为金属基复合材料、无机非金属基复合材料和有机（树脂基）基复合材料三大类。提高热固性复合材料性能的主要成果经多次试验与配制，课题组所研制的热固性复合材料具有良好的防火性能、机械性能及耐高温等性能，可称为高性能的热固性复合材料。
3.3提高地铁工程的延展性能
从地铁工程需要出发，采用所研发的高性能热固性复合材料分别制造了各类电缆支架、疏散平台、DCl500V供电轨支座及防护装置等构件。特别是电缆支架与疏散平台一体化构件，有利于减少隧道的作业工序、减少各类支架平台安装对隧道结构的损伤，也有利于今后运营对电缆的维护与检修。由于热固性复合材料的结构形状可设计性强，可按各类工法施工所构筑的隧道形态制造各种类型的电缆支架。例如，适用于明挖区间隧道直形墙体的支架、圆型及马蹄形隧道墙体安装的弧形支架，适用于电缆数量有一定变化的区段安装的多层支架等。供电轨的支座与防护装置需在高电压条件下工作，材料的绝缘强度是必须保证的指标，供电方式尚需延伸到地下线路，因此其防火性能也类同于电缆支架。此外，为保证列车的受电靴与供电轨之间具有良好的动态接触关系，还需具备机械强度和抗冲击能力。目前试制的DCl500V供电轨的支座与防护构件除防火性能较好、力学性能指标均达到设计要求外，其主要的电气性能可达到：绝缘电阻2.9×1013Ω；体积电阻率1.1×1013Ω·m；电气强度20kV、mm。防护罩成型工艺采用密封拉挤成型，制品精度高、外观更好。
4.结束语
高分子复合材料在地铁工程中的应用，不仅能够填补国内材料应用领域的空白，而且还能有效地解决长期困扰地铁界的一些技术难题、降低地铁工程的全寿命周期成本，同时为地铁领域的技术进步提供了必备的条件。我们相信，随着材料科学的进一步发展和应用空间的拓展，地铁工程材料应用技术将面临一场革命性的进步。
参考文献：
[1]陈绍杰.先进复合材料的民用研究与发展[J].材料导报，2014
浅析高分子复合材料微加工 篇4
对高分子材料的微观加工和改造一直是高分子微观材料研究的重点和热点。科学家能否精确控制高分析材料的微观结构, 准确定位不同空间复合点, 并增强高分子材料批量生产的能力是高分子材料改性研究水平的重要参考标准。目前, 高分子材料微观改性研究中主要问题是:第一, 如何做好对中空薄球的组成、厚度和完整性的控制;二是如何保障中空薄球两侧物质和能量的交换;三是如何简易操作, 增强高分子材料微观加工改性的生产效率, 实现批量化生产。
1 复合功能中空微球
中空球内部有空洞的化学微观颗粒, 对光、电、热等具有特殊作用, 能够形成保温、隔热等效果。目前, 复合功能中空微球的制备主要涉及实心聚合物模板。实心聚合物模板的基本思路是:以化学反应为基础, 在微球模板中引入高分析凝胶物质, 形成微球表面结构官能团, 改变微球表面的化学环境。同时, 利用高分析凝胶的渗透作用, 深入球体内部, 对球体内部尺寸进行调整和更新。这种方法能增强微球调节的连续性, 提高微球改性的生产效率。
2 Janus颗粒及其常用制备方法
(一) Janus颗粒
Janus颗粒是一种非对称结构。1989年法国学者采用Janus来命名这种化学结构。Janus一词来源于古希腊, 原指具有两张不同脸型的神。Janus颗粒的关键特征是化学组成和空间结构的双面性, Janus结构的双面性犹如条形磁铁同时具有正负级一样, 能够在同一颗粒中产生相反的化学特性;Janus颗粒在空间结构上的非对称性, 使其具有自组装、靶位识别等特性。因此, Janus颗粒在采油、电子墨水、纳米推进器等领域具有重要作用。
(二) Janus颗粒常用制备方法
(1) 界面保护法
界面保护法的基本原理是基于界面将胶体颗粒分两部分, 再根据胶体颗粒的不同特性进行改性或功能复合, 其关键是为了去除胶体表面界面的不糊性能, 界面可分为2D和3D两种。2D法能实现胶体颗粒结构的精确控制, 较简便直接, 但生产产量较少, 应用价值不大。而3D法则有利于增加生产产量, 常采用Pickering乳液法, 即以改性Si O2为乳化剂, 形成石蜡和水组成的乳液环境, Si O2漂浮或镶嵌在乳液表面, 再通过硅烷偶联剂将表面Si O2去除。
(2) 相分离法
非对称结构胶体聚合物分离还可采用诱导相位分离的方法。目前, 较为成熟的是对哑铃状结构进行改性。美国科学家通过溶胀单体性能改变, 分析不同哑铃状聚合物的构成要素, 并设计聚合物功能反应, 实现聚合物表面性能的改良, 使胶体颗粒具有双亲性。
(3) 微加工法
微加工法具有较好的可操作性, 目前较为成熟的技术包括:微流体法、电纺丝法。这两种方法能够调整和改善胶体颗粒的功能结构, 以此改变胶体的性能。但是, 这两种方法仍存在一定缺陷, 即无法解决批量生产和较小尺寸结构调整。
3 Janus颗粒特殊制备方法
常见的Janus制备方法对高分析胶体颗粒的精确调控和批量制备有一定的局限性, 为此, 笔者分析了几种有利于解决上述问题的制备方法。
(1) 双相ATRP接枝制备
通过分析界面保护法, 我们发现分散于界面的胶体颗粒容易发生旋转, 从而导致对胶体进行改性时, 这些胶体颗粒始终处于不稳定状态, Ganick采用石蜡固定部分胶体颗粒, 再对未被覆盖的胶体颗粒进行改性, 这种方式较为繁琐。为此, 笔者设计一种双向同时原子转移自由基聚合 (ATRP) 接枝技术。基本思路是:Si O2颗粒表面经过偶联剂改性后, 可以稳定Pi乳液, 偶联剂中存在苄基氯, 可以在油性和水性中同时发生ATRP反应, 这样可以将Si O2两个区域固定在PS和PAM中。
(2) 基于化学腐蚀方法的Janus颗粒制备
结构控制也是Janus颗粒制备的关键。笔者仍通过Pickering乳液, 对Janus颗粒非球形改性措施进行优化。首先, 将石蜡覆盖部分Si O2表面, 再通过刻蚀剂对尚未被石蜡覆盖的Si O2表面进行腐蚀, 通过一定时间的刻蚀, 球形的颗粒逐渐转变为非球形的胶体颗粒, 如蘑菇型等。同时, 在胶体表面尚未进行刻蚀的表面仍具有功能基团, 这些功能基团可以通过表面接枝形式聚合。
(3) Janus批量制备方法
批量制备时进行高分子材料改性的关键内容, 实现从科学研究向生产实践的过渡。目前, 学术界关于批量制备Janus颗粒的方法主要有:基于表面润湿--去润湿原理和基于多组分聚合物的诱导分离原理。
基于表面润湿--去润湿原理。通常采用乳液复合技术, 制备复合Janus颗粒, 科学家研究此过程中相关影响因素, 分析化学反应机理。还可以通过无机表面刻蚀、硅烷欧联改性等方式, 拓展Janus颗粒结构, 通过无机表面刻蚀的方式, 能够很好的实现颗粒表面的平衡控制, 增强高分子聚合过程中小分子的相互诱导。
基于多组分聚合物的诱导分离原理。该方法用于制备Janus颗粒中空球, 利用溶胀技术, 形成化学官能团的改性, 并增强诱导物质的生长能力, 由此可以产生一系列的Janus颗粒结构, 如Si O2/PS、Ti O2/PS等。这种Janus的制备方式, 具有较好的组成纯度, 为薄球模板形态。通过控制反应时间和反应量, 可以调整Janus颗粒的平衡性, 为批量控制做好准备。
4 结语
高分子材料微观改性研究是高分子材料的重要研究领域, 研究高分子材料微观加工的关键, 一是寻找材料内部结构的组合方式;二是改善材料表面识别官能团的位置和性能;三是研究高分子材料批量改性生产的途径和方式。
摘要：研究高分子材料微加工对改善材料性能、提高生产效率有积极意义。本文分析当前高分子材料研究热点和瓶颈;分析复合功能中空微球和Janus颗粒两种高分子材料;分析Janus颗粒常用制备方法和特殊制备方法。
关键词：高分子材料,微球加工,改性研究
参考文献
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[2]朱玉红.高分子材料的反应加工综述[J].科技信息, 2011 (14) .
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高分子复合肥 篇5
学习总书记近日在安徽合肥召开的知识分子、劳动模范、青年代表座谈会上的重要讲话精神座谈会上发言稿
老师们好，同学们好，对于参加本次座谈会并且发言我深感荣幸。对于习近平在知识分子、劳动模范、青年代表座谈会上的讲话上所表达出的对青年的殷切希望以及对广大青年未来的信任，我倍感幸福，同时也感受到了深深的压力。深刻的体会到了身为青年的伟大的历史使命以及对国家未来建设发展的艰巨任务。经过学习总书记本次讲话的相关精神，更加确立了我 “以国家富强、人民幸福为己任，胸怀理想、志存高远，投身中国特色社会主义伟大实践，并为之终生奋斗”的理想，坚定了我在未来自觉践行社会主义核心价值观，不断养成高尚品格的信心。在未来的人生道路中不管是平川还是高山，不管是缓流还是险滩，不管是经历喜悦还是悲伤、丽日或者风雨，我都会记住总书记说的话：“心中有阳光，脚下有力量，为了理想能坚持、不懈怠，才能创造无愧于时代的人生。”
身为学校学生会干部，我时常注重自身的思想道德培养，自觉地弘扬爱国主义、集体主义精神，自觉遵守社会公德、学校纪律、家庭美德。在工作中我会一直保持不懂就学，不会就练，没有条件就努力创造条件的劲头。我会始终坚持艰苦奋斗，不贪图安逸，不惧怕困难，不怨天尤人，依靠勤劳和汗水开辟人生和事业前程的信念。我会对想做爱做的事敢试敢为，努力从无到有、从小到大，把理想变为现实。通过学习总书记的讲话，我深刻体会到“梦想从学习开始，事业靠本领成就”的含义。因此我更加坚定了自觉加强学习，不断增强本领的信念。身为青年学生，我会对以后的学习更加如饥似渴、孜孜不倦，遵循习总书记的教诲“多读有字之书，也多读无字之书，注重学习人生经验和社会知识。”“要坚持知行合一，注重在实践中学真知、悟真谛，加强磨练、增长本领。”在实践中把学来的知识变成自身的能力，在以后进入社会工作时能为社会的发展做出一份自己的贡献。
水净化用复合高分子混凝剂 篇6
面对越来越复杂的水质和越来越高的环保要求，开发高效、适用范围广、环保无毒，低成本的混凝剂是水净化领域的发展方向。该技术为工农业源水和废水的净化处理提供一种复合型高效混凝剂。其质量百分比组分如下：
碱改性淀粉2.8%～4.5%，沸石粉1.8%～2.4%，多聚磷酸钠3.0%～5.0%，葡萄糖酸钠1.5%～2.5%，乙二胺四乙酸钠0.5%～1.5%，聚合氯化铝6.5%～8.8%，铁盐调节剂1.0%～3.0%，水余量。
淀粉是天然的水溶性高分子，通过碱改性可进一步提高其粘结性。为悬浮稳定的需要，沸石(一族含水架状结构铝硅酸盐矿物)粉细度要求≥200目。聚合氯化铝(PAC)是水溶性的无机高分子。使用A12O3含量10%以上的液体。铁盐调节剂为含三价铁离子的酸式盐。该混凝剂将各组分在水中搅拌溶解(分散)即可。
本混凝剂可广泛应用于工农业源水、城市中水和废水的净化处理，且无毒对环境安全。
联系人：吴怀武
地址：安徽省淮南市永兴路
淮南市蔚蓝水处理技术有限公司
高分子复合肥 篇7
聚苯胺 (PAn) 具有优良的电化学活性和环境稳定性, 但加工性能、溶解性能、物理力学能差等问题极大的限制了PAn的应用与发展, 对PAn的结构进行改性和修饰可有效改善以上缺陷, 因而成为当前PAn研究的主要方向。
在苯胺环邻位上引入介晶基元是获得液晶聚苯胺衍生物的一种重要方法。该类液晶聚苯胺衍生物的制备是先合成带有介晶基团邻位环取代苯胺单体, 然后通过界面聚合得到液晶性的聚邻位环取代苯胺。将液晶化合物1-溴-10- (对-4-正戊基-环己基-苯酚基) -癸烷引入到苯胺环邻位上, 可使其与邻羟基-N-乙酰基苯胺通过醚化反应, 得到介晶基团邻位环取代苯胺。聚合反应是在水和有机溶剂层的界面之间进行的, 水中含有过硫酸铵和高氯酸, 有机溶剂为氯仿。典型的聚合反应示例如下:0℃下, 将邻位环取代苯胺、高氯酸和氯仿等放在烧瓶中搅拌混匀, 将过硫酸铵溶液逐滴加到该混合液中, 反应24h后即得氧化态聚苯胺衍生物。用氨水溶液还原后可获得中性的聚苯胺衍生物, 所得聚合物都具有很好的溶解性, 能溶于氯仿、四氢呋喃、NMP等有机溶剂中。
如果在亚甲基桥上引入液晶基元, 也将合成出液晶性的聚苯胺衍生物。其合成方法通常是基于Rothemund反应, 将二苯胺和末端基为苯甲醛的液晶化合物在硫酸存在下进行脱水缩聚反应。
2 聚苯胺共聚物
应用聚苯胺的优良导电性能, 通过多种方式与其他结构, 功能材料共聚, 能够的到多种多样的新型高分子材料, 并用于航空航天, 汽车, 微电子, 通信, 纺织等诸多领域, 逐渐成为近年来研究的热点。
2.1 煤基聚苯胺导电复合材料
西安科技大学首先利用煤的特殊芳环结构特征 (电性质) 、孔结构特征 (溶胀性) 及酸性侧基官能团结构特征, 以煤为基体并作为一种大分子质子酸掺杂剂, 引发苯胺的原位聚合制得煤基聚苯胺导电复合材料。这种复合材料有望成为一种新型廉价的导电填料, 用来填充各种聚合物制备导电复合材料, 从而解决聚苯胺在实际应用中出现的加工性不好的问题。
2.2 PAn-PEG6000-PAn三嵌段共聚物
PEG为柔性聚合物, 其引入有利于聚苯胺掺杂。毛联波等将三嵌段共聚物分别溶于N-甲基吡咯烷酮 (NMP) , N, N-二甲基酰胺 (DMF) 、CHCl2 (DCM) 和乙醇中, 配成浓度约1.5mg/Ml的稀溶液, 室温下磁力搅拌4h, 扫描电镜下观察了其自组装行为, 看出, 在不同溶剂类型中, 三嵌段共聚物可以组装成不同的形貌, 主要取决于溶剂与两种链段的相容性差异。
2.3 碳纳米管/聚苯胺复合材料
北京化工大学的曾宪伟等通过原位聚合方式制得了碳纳米管/聚苯胺复合材料。将适量的碳纳米管放人盛自去离子水的三口烧瓶中, 高速搅拌一段时间。取适量苯胺溶解在50m L去离了水中。用HCl调节p H为1~2, 然后加入三口烧瓶中充分搅拌均匀。取适量 (NH4) 2S2O8, 用去离了水配成5Om L溶液, 控制聚苯胺和 (NH4) 2S2O8的摩尔比约为l:l, 在冰水浴条件下向苯胺和碳纳米管的混合溶液中缓慢摘加 (NH4) 2S2O8的水溶液, 使之在0O C条件下反应30min反应结束后, 产物进行过滤洗涤, 在真空条件下干燥, 制得碳纳米管/聚苯胺复合材料。看出, 在碳纳米管/聚苯胺复合材料中, 聚苯胺将碳纳米管完全包住, 在碳纳水管表面形成一聚苯胺层。
2.4 PVA/PANI导电复合纤维
由导电纤维制成的导电织物, 具有优异的导电、电热、屏蔽、吸收电磁波等功能, 广泛应用于电子、电力行业的导电网、导电工作服;医疗行业的电热服、电热绷带;亦广泛用于航空、航天、精密电子行业的电磁波屏蔽罩等方面。
四川大学的李磊等将具有良好力学性能的聚乙烯醇 (PVA) 纤维在溶胀状态下浸渍苯胺 (ANI) , 制取了PVA/PANI导电复合纤维。PVA纤维试样放入1 mol/L的ANI单体的盐酸 (1mol/L) 溶液中, 浸泡3h后取出, 迅速放入盛有过硫酸铵 (1.0g) 与1mol/L的盐酸溶液中, 在0-5o C下聚合反应2h得到PVA/PANI导电复合纤维。
2.5 聚苯胺包覆短碳纤维
直接用聚合物包覆改性SCF (PASCF) 表面松散, 在机械作用下产生了剥离, 氧化处理后用聚苯胺包覆改性后的SCF (PAOSCF) 表面致密、呈现凹凸不平状, 表面的粗糙度明显增大, 从而增大SCF表面与基料树脂之问的有效接触面积, 有利于树脂的浸润, 物理锚定作用显著增强.这主要是由于硝酸氧化处理的SCF表面增加-C00H, -0H等官能团的含量, 提高纤维表面的润湿性和极性, 增加了化学键合点, 从而提高了原位聚合过程中苯胺单体在纤维表面的润湿和化学键合作用, 有效改善了聚苯胺在纤维表面的附着性, 形成了比较致密的包覆层。
摘要：导电聚合物的突出优点是既具有金属和无机半导体的电学和光学特性, 又具有有机聚合物柔韧的机械性能和可加工性, 还具有电化学氧化还原活性。Mac Diamid, Heeger和白川英树因在导电聚合物的发现和发展中作出的突出贡献共同获得2000年度诺贝尔化学奖。聚苯胺因具有制备简单 (可通过化学氧化聚合批量生产) 、成本低廉、稳定性好、可制备成导电聚苯胺溶液等突出优点, 成为最有应用前景的导电聚合物之一。
关键词：聚苯胺,化合物
参考文献
[1]Hiromasa Goto and Kazuo Akagi Synthesisand Properties of Polyaniline Derivatives withLiquid Crystallinity, Macromolecules 2002:35, 2545-2551
[2]王美健, 杜美利煤基聚苯胺复合材料的导电性能研究现代塑料加工应用2007:18 (6) 5～8
高分子复合肥 篇8
关键词：高分子合金防水卷材,现状,应用前景
防水工程是建筑工程中的重要组成部分, 防水材料的选用是决定防水工程施工成败的关键因素之一。随着我国建筑行业的发展, 防水工程的施工技术也在不断进步, 而用于防水工程中的材料也必须要与施工技术同步, 才能够在真正意义上保证防水工程的质量, 延长建筑工程的使用寿命, 从而充分发挥建筑工程的使用价值。随着我国技术的不断发展, 相关专家再次对防水材料进行研制, 已取得了不错的成绩, 这种新型的防水材料也就是高聚物改性沥青防水材料以及高分子合金复合防水材料, 这两种材料已被施工单位广泛应用。在使用过程中, 它具有耐冷耐热性能好、使用寿命长等特点, 从严格意义上来讲, 这种材料是一种高科技、高性价比、高质量的第三代防水材料, 在施工过程中操作非常简便, 从我国防水领域方面来讲, 这无疑是一次重大的改革。这两种防水材料的成功研制使我国的防水技术跻身于世界前茅。高分子合金复合防水材料在使用过程中, 完全不会受到外界环境的影响, 由于其适用范围极广, 因此受到了越来越多的人的关注与青睐, 其发展前景非常广阔。
1 目前国内防水卷材的产品概况
在当前我国的市场上出现了各种规格、不同质量的防水材料, 我们对于这些材料进行深入分析, 不难发现, 该材料在生产过程中, 由于生产技术的落后, 以致于防水材料极为粗糙。众所周知, 防水材料是防水工程的重要组成部分, 只有选用合适的、质量好的防水材料才能够保证防水工程的质量, 才能够延长建筑工程的使用寿命, 充分发挥其使用价值以及使用功能。根据市场调查分析, 在我国建筑工程当中, 当防水工程施工完毕之后的三年内, 必定会出现不同程度的渗水情况, 这严重影响到了建筑工程的质量以及居民的生活质量;再从另一调查结果我们可以看出, 在我国很多大城市当中, 大部分建筑物都存在不同程度的渗水情况, 究其原因, 其主要是由于我国防水材料的生产技术以及发展落后而导致的。
一直以来, 在我国的防水领域当中, 施工人员都会采用纸胎沥青油毡用于防水工程当中, 这种材料在使用过程中由于抗拉强度低、延伸性小、使用寿命短等缺点, 以致于不能够为建筑工程所用, 达不到我国建筑防水的要求。再加上这一材料会产生大量的废气以及废渣, 给生态环境造成了极大的破坏, 所以早在20世纪90年代, 我国已经明确禁止这一材料的生产与使用。
随着我国建筑行业的不断发展, 防水工程作为建筑工程的重要组成部分, 其必定要有相应的发展, 然而防水材料是防水工程中的关键, 其质量的好坏直接决定防水工程施工的成败。所以针对于此, 我国专家必须要对防水材料的进行研制, 目前已取得了显著的成绩, 也就是研制出来的高聚物改性沥青防水材料和高分子合金复合防水材料, 这两种材料已在防水工程中得到了广泛的应用。但是从实际情况来看, 这两种防水材料只是得到了初步的发展, 质量还不够高, 所以, 还不能够运用在我国所有的建筑工程当中。这就需要相关专家对其进行深入的研究, 保证其质量, 才能够符合我国经济的发展, 达到我国防水领域的要求。
2 项目的技术性能及市场竞争能力
“高分子合金”防水卷材是科技含量较高、附加值高、性价比高、投资回报率高的项目, 是一种橡塑共混型防水卷材, 它既有塑料强度高的特点, 又具有橡胶柔性和弹性好的优点, 故称为“高分子合金”以高分子合金为基材, 采用直压复合 (冷复合) 工艺制造的“高分子合金丙纶双面复合防水卷材”与现有的国际国内同类产品相比, 它的抗渗能力强, 抗拉强度高, 延伸率大, 低温柔性好 (-50℃-60℃) , 抗老化性能更优, 使用寿命长 (约50年) , 其性能远远的高于国内所有聚乙烯丙纶双面复合防水卷材, 就连美国的EPDM三元乙丙橡脑, 日本、西欧和俄国的TPO型防水卷材的性能也赶不上它, 只有从美国大量进口的“冈特尔”材料能与它的 (BLJX) 性能相媲美。
“高分子合金”防水卷材属高新技术产业, 通过小试、中试经国家检测, 质量和性能已达到国内首创, 世界领先水平, 是一项行之有效, 成熟可靠的可行性技术。
“高分子合金”防水卷材, 它适应范围大, 应用面广, 任何一种品牌的防水卷材都难以与它比拟, 它可应用于屋面、空中花园、地下室。卫生间、冲浪池, 还可适用于各种水利工程、岩上工程、油田、化工、坑道、道路工程、桥梁涵工程、隧道、地铁、冶金、闸堤堰心培、堤坝护坡、, 军民用帐篷、苫布、车衣、防紫外线遮阳伞、雨衣等广阔的防水领域中。为适应不同用途的需求, 可开发通用型、专用型防水卷材及布料, 实现多品种, 多领域经营, 因此, 在整个防水领域中具备了极强的竞争优势。
3 市场前景及调研分析
据资料统计及我们自行市场调研, 全国永久性建筑中程度不同的存在着严重渗漏现象, 每年单就维修用防水卷材约3亿平方米。我国国土广大, 水利工程众多, 例如三峡水利工程及云贵川一带新建、扩建的水利工程, 每年对土工膜的需求量甚大。高速公路全国各省市都在修建隔离加筋、防渗作用的复合土工膜用量十分巨大。地铁、地下工程、铁路、公路的隧道防渗, 这些都属于国家重点工程, 它们所需求的产品, 必须具备三高标准, 即高性能、高质量、高性价比的防渗卷材 (我们的产品性能及质量均以达到此指标) 。需求的数量惊人是无法用数字来表达, 是一个十分诱人的防水卷材大市场。
我军装备的坦克、装甲车、各类装备物资及重型武器、运输车辆的苫布、帐篷、防护衣等, 大都是帆布制品, 不仅价高、质量重、易腐烂、难保管, 给使用造成很大的困难, 全军平均每年因霉烂报废的防水布料将近一亿平方米, 雨衣用料每年需更换约6000万平方米, 加上武警及其它兵种的需求量。这是一个潜在的永久性的大市场。
结束语
通过上述, 我们了解到高分子合金复合防水材料在我国已有较好的发展, 这推动了我国的经济以及防水技术的发展。相信在未来科技和社会的发展过程中, 防水材料还会得到更进一步的发展, 为建筑工程所用。
参考文献
[1]纪晓堂, 王晓丹.论实用新型防水材料能否代替传统材料[J].黑龙江科技信息, 2010 (23) .
高分子复合肥 篇9
1 高分子复合材料的修补机理与性能
1.1 材料组成及复合机理
经多次试验和研究，针对桥面板块病害的特点及其快速硬化需要，在桥面快速修补材料上，选择和配制了由特种水泥、粉末高分子聚合物、纤维、各种添加剂和骨料配制而成的开袋即用的快速高强预拌砂浆和混凝土，即高分子复合材料。
通过调节调凝剂的掺量，在保证足够施工时间的情况下，该砂浆和混凝土加水搅拌后的2H内即可获得不小于20MPA的抗压强度，足以承受较大的行车荷载，达到了水泥混凝土桥面修补的各项指标要求。其材料的强度发展数据见表1ㄢ
这种功能性高分子复合材料与水拌合后, 水化反应即时发生，具有很高的早期强度，其初始凝聚结构形成速度较快，且在初始结构形成后由粘塑性体迅速向粘弹性体演变，会在很短的时间内形成大量的钙钡石水化产物沉淀，这一过程要比硅酸盐水泥熟料通过局部反应进行水化要快得多，使水泥浆体的强度迅速增长。
在桥面修补过程中不能中断交通，在边通车边修补的情况下，该修补桥面一直处于振动状态，如果水泥从塑性体演变到弹性体的速度太慢，这种振动就很容易造成混凝土结构内部的过早损伤形成微裂纹，引起耐久性的下降。而采用该复合材料可以大幅度缩短由塑性体转变为弹性体的时间，把损伤降低到最低，从而获得更致密的，具有高内聚性和更少缺陷的砂浆和混凝土，大幅度提高修补部位的使用寿命。此外，由于该材料中的特种水泥水化后可以形成大量铁胶和钙矾石的混合水化产物，使其表面耐磨性能也大幅度提高，因此，它是一种非常适合于桥面快速修补的材料。
1.2高分子聚合物改性机理
该高分子复合材料的结构形成过程可分为3个阶段：
第1阶段：当聚合物乳液在水泥混凝土搅拌过程中掺入混凝土后，乳液中的聚合物颗粒均可布在水泥浆体中，形成聚合物水泥浆体，在这一体系中，随着水泥的水化，水混凝胶逐渐形成，并且液相中的CA (O H) 2达到饱和状态。同时，聚合物颗粒沉积在水泥凝胶颗粒表面，这一过程类似于水相中的CA (OH) 2与矿料表面的硅酸盐反应形成一层硅酸钙凝胶的过程。
第2阶段：随着水量的减少，水泥凝胶结构在发展，聚合物逐渐被限制在毛细孔隙中，随着水化的进一步进行，毛细孔中的水量在减少，聚合物颗粒絮凝在一起，在水泥水化凝胶的表面形成聚合物密封层，聚合物密封层也粘接了骨料颗粒的表面及水泥水化凝胶与未水化水泥颗粒混合物的表面，因此混合物中的孔隙被有粘结性的聚合物所填充。
第3阶段：由于水化过程的不断进行，凝聚在一起的聚合物颗粒之间的水分逐渐被全部吸收到水泥水化过程的化学结合水中去，最终聚合物颗粒完全凝结在一起形成连续的聚合物网络结构。聚合物网络结构把水泥水化物联结在一起，即水泥水化物与聚合物交织缠绕在一起，形成无机与有机的网络结构，因而改善了水泥石的结构形态。
1.3 高分子复合材料的主要特性
(1）凝结硬化时间。
凝结硬化时间是高分子复合材料的一项关键性能指标，必须适应不同的桥面修补特点，在一定范围内可调，其调节措施一般采用调凝外加剂来进行调节。功能性高分子复合材料凝结硬化时间可在数分钟到1H范围内任意调节，可生产出不同凝结硬化时间的产品，以满足修补的需要。
(2）高分子复合材料的体积变化
在桥面修补加固中，为了使被修复部位坚固，密实，不收缩，不开裂，故要求灌注的抢修材料必须具有一定的膨胀性能，以补偿材料的收缩。
(3）抗压强度发展规律
在桥面修补中，要求采用的修补材料的早期强度，特别是小时强度增长愈快愈好，高分子复合材料的强度发展规律见表2ㄢ
(4）耐久性及其他性能
为了研究高分子复合材料的耐久性能，分别进行了高分子复合材料的抗冻、抗渗、抗硫酸盐侵蚀、钢筋锈蚀及耐磨性能试验。
试验结构表明，高分子复合材料具有良好的耐久性能, 而且, 其抗硫酸盐侵蚀性能及耐磨性能均有较大改善。
2 工程的实际应用
采用高分子复合材料进行了9座水泥混凝土桥面坑洞的修补，在1A内，没有发现明显的破坏迹象，效果明显施工工艺如下：（1）凿槽及清理。用切割机在坑洞四周切出轮子廓，切穿面层混凝土板，再用风镐开凿，一定要保护临近的板块不扰动，用吹风机将坑槽内的碎石、泥屑等杂物清除，保持槽壁清洁干燥，重布钢筋网。（2）配料及浇筑。用高分子复合材料和水进行搅拌，浇筑时要均匀到位，表面平整。（3）清理和养护。修补作业完成后，及时清除施工垃圾，保持原路面的整洁。根据具体情况一般养护6-8 H即可开放交通。（4）检测。观察其与原混凝土板壁的粘结情况，观察是否有开裂情况等。
结束语
高分子复合材料具有快凝、快硬、早强、高强、微膨胀及耐磨等多种性能，可达到抢修后数小时即可通车运行，可广泛用于道路、桥梁快速维修养护中。
一系列的抢修，加固与防护系列材料的研发及试验研究与工程应用证明，这种高分子复合材料的部分性能超过了国内外同类材料，其性能可靠，技术可行，施工方便，社会效益与经济效益显著，具有广阔的推广应用价值。
摘要：针对高速公路桥面出现裂缝, 坑洞、腐蚀、破损等病害及其快速修补要求, 阐述了功能性高分子复合材料性能及作用机理, 解决了桥面坑洞快速修补及抢修, 加固工程的材料难题, 其效益显著。
关键词：桥面,高分子,复合材料,修补,应用
参考文献
[1]JTG D70-2004.公路隧道施工技术规范[S]
[2]姚谏.FRP复合材料加固混凝土结构新技术研究进展[J].科技通报.2004, 20 (3)
高分子复合肥 篇10
关键词：明胶,共混,复合膜,天然高分子
(上接2013年第9期)
他们利用FT-IR、XRD、SEM、热重分析(TG)和DSC表征了复合包膜的结构,并测试了复合膜的抗张强度、断裂伸长率、耐水性和尿素在水中的释放率。结果表明:复合膜中各组分均有较好的相容性。SEM扫描复合膜断面显示,膜具有均匀的断面形貌;热分析结果表明,复合膜的热稳定性较单一聚合物高,这可能是由于交联剂乙二醛的化学交联和分子内与分子间氢键等协同作用所致的结果;复合包膜的拉伸强度、断裂伸长率和吸水率并不完全随复合膜中淀粉含量、聚乙烯醇含量的变化,而呈现有规律的变化。
钟秋平等[26]采用溶液共混法将明胶、木薯淀粉、壳聚糖共混制备了复合膜,并对复合膜进行了红外光谱表征,研究了其机械性能、透湿性能、透气性能及防腐性能等。结果表明:明胶、淀粉与壳聚糖之间存在着强烈的氢键作用,此3种物质间具有很好的相容性;力学性能研究表明,当复合膜中加入适量的明胶时,复合膜的抗拉强度随木薯淀粉含量的增加而增大,复合膜的断裂伸长率随甘油用量的增加而增加;透湿性结果表明,只有木薯淀粉和甘油用量对膜的透湿系数有显著影响,在一定值时木薯淀粉和明胶的变化对膜的透湿性呈现规律性的变化;透气性试验结果表明,木薯淀粉和明胶用量对透气系数影响显著;明胶的添加,改善了复合膜的阻气性能,其透气系数随着明胶用量的增加呈下降趋势;防腐性结果表明,复合膜具有一定的抗菌性能。
Veiga-Santos等[27]采用溶液共混法制备了木薯淀粉/明胶共混膜,并考察了蔗糖和蔗糖的降解产物(葡萄糖和果糖)作为增塑剂,对复合膜机械性能、亲水性等的影响。结果表明:蔗糖和蔗糖的降解产物能够提高复合膜的断裂伸长率,而且蔗糖提高断裂伸长率的效果好于蔗糖的降解产物;随着明胶浓度的增加,复合膜的断裂伸长率下降;增塑剂的加入和酸性条件可以增加复合膜的吸水性能,而随着木薯淀粉的浓度增加复合膜的吸水性能降低了。
1.3 明胶与纤维素
纤维素是自然界中含量最丰富的天然高分子,是构成植物的主要成分,它具有价廉、可生物降解以及环境友好等优点。天然纤维素的聚集态结构及其分子间和分子内存在很多氢键和较高的结晶度,其不能溶于一般的溶剂,也缺乏可热可塑性[28]。因此,可对其进行改性,通常采用碱处理,使其溶胀后再与甲氧基氯甲烷等物质反应,制得羧甲基纤维素(CMC)、甲基纤维素(MC)、羧丙基甲基纤维素(HPMC)、羧丙基纤维素(HPC),这几种纤维素均溶于水,并具良好的成膜性。因此,可将纤维素衍生物与明胶共混复合来制备复合膜,综合利用两者的优点。
阚建全等[29]制备了甲基纤维素/明胶复合膜,研究了复合膜的直角撕裂强度、热封强度、空气透过系数、水蒸气透过系数等,并与合成包装膜进行了性能对比。结果发现:复合膜的抗拉强度、直角撕裂强度均高于低密度聚乙烯膜(LDPE膜) 和高密度聚乙烯膜(HDPE膜);但是,其复合膜的断裂伸长率低于LDPE膜和HDPE膜的断裂伸长率。该复合膜具有热封性,其强度为16.1kN/m,稍低于LDPE膜和HDPE膜的。阻油、阻气试验表明:该复合膜具有较好的阻油、阻气和阻湿性能,可满足一定的食品包装需要。
李慧等[30]采用溶液共混法制备了海藻酸钠/羧甲基纤维素钠/明胶复合膜,并采用IR、XRD、SEM对膜的结构进行了表征,同时研究了复合膜的透光率、力学性能、水溶性等性能。结构表征和透光性试验结果表明:复合膜中3者之间具有较好的相容性;机械性能和水溶性测试结果表明,明胶的加入,可以提高复合膜的拉伸强度、断裂伸长率和耐水性。
1.4 明胶与海藻酸盐
海藻酸钠又称为褐藻酸钠或海藻胶,是从褐藻类的海带或马尾藻中提取的一种多糖碳水化合物,是由1, 4 -聚-β- D-甘露糖醛酸和a- L -古罗糖醛酸两种单体组成的一种嵌段线型聚合物,是海藻酸众多衍生物中的一种,其分子式为(C6H7O6Na)n,相对分子质量在3.2万～20万左右[31,32]。与其它多糖一样,海藻酸钠具有良好的成膜性能,且海藻酸钠膜的阻氧性很好,能延缓食品中的油脂氧化,提高食品的风味和质构。 樊李红等[33]采用水溶液共混法制备了海藻酸钠/明胶复合膜,并采用IR、XRD、SEM、原子吸收光谱对复合膜进行了结构表征,研究了复合膜的透光性、吸水率、机械性能等。结构表征结果表明:复合膜中海藻酸钠与明胶分子间存在着强的相互作用,二者间具有良好的相容性。力学性能研究表明:当明胶含量为30%时,复合膜的抗张强度达最大值,为105MPa,比纯明胶膜提高了156%;当明胶含量为50%时,复合膜的断裂伸长率达最大值,为19.2%,比明胶膜提高了327%,其原因是由于静电相互作用及钙离子交联共同作用的结果。 刘根起等[34]首先将明胶、海藻酸钠的水溶液共混,再用戊二醛作为交联剂交联明胶,制备得到了明胶/海藻酸钠半互穿聚合物网络水凝胶膜,并研究了该复合膜的溶胀吸水率及其电刺激响应行为。试验结果表明:海藻酸钠的引入,大大提高了明胶的吸水率和明胶水凝胶复合膜的弯曲速度和最大弯曲偏转量;该复合膜在电解质溶液中于非接触直流电场作用下,具有良好的电刺激响应行为,且该行为可通过外加电场强度和膜中海藻酸钠含量来调控;在循环电场作用下,明胶复合膜的电刺激响应行为,具有良好的可逆性和重现性。
Dong等[35]采用水溶液共混法制备了明胶/海藻酸钠复合膜,并将复合膜浸在质量分数为5%的CaCl2水溶液进行交联。然后采用IR、XRD、SEM对复合膜进行了结构表征,并对复合膜进行了力学性能、溶胀性、药品释放速率测试。结果表明:XRD图表明复合膜中明胶和海藻酸钠分子间存在着强的相互作用,SEM显示复合膜的断面是光滑和均匀的,这些都说明复合膜中明胶和海藻酸钠具有良好的相容性;力学性能研究表明:复合膜中明胶质量分数为50%时,复合膜具有最大的抗张强度,为101.5MPa,此时膜的断裂伸长率为19.4%;药品释放试验表明,随复合膜中明胶含量的增加,其药品释放量减小。
Liu等[36]制备了明胶/海藻酸钠复合膜,并将该复合膜与胶质膜在猪肉香肠保护方面进行了比较。试验结果表明:这2种膜都有较好的质量,可满足制备香肠的需要;水分损失试验显示,采用明胶/海藻酸钠复合膜包裹的香肠水分的损失,少于用胶质膜包裹的,这是由于与胶质膜相比,明胶/海藻酸钠复合膜具有较强的吸水性;油脂氧化试验结果表明:含有质量分数分别为2.5%的玉米油和橄榄油的明胶/海藻酸钠复合膜,比胶质膜具有更好的氧气阻隔性。
Wang等[37]将明胶、海藻酸钠、乳清蛋白复合共混制备了明胶复合膜,并研究了复合膜的抗张强度、击穿强度、断裂伸长率、水蒸汽渗透性、氧气渗透性等。试验结果表明:乳清蛋白对复合膜的抗张强度的影响大于明胶和海藻酸钠,且在乳清蛋白、明胶、海藻酸钠3者质量比为8︰12︰5时,复合膜具有最大的抗张强度10.77MPa;海藻酸钠在复合膜组分中对断裂伸长率和击穿强度有最大的影响;乳清蛋白、明胶、海藻酸钠3者质量比为10︰16︰14时,复合膜具有最好的氧气阻隔性,氧气透过系数为8.00cm3×μm/m2×d×kPa;而当3者比例为10︰4︰6时,复合膜具有最好的水蒸汽阻隔性能,水蒸汽透过系数为48.04g×mm/kPa×d×m2。
1.5 明胶与魔芋葡甘聚糖
魔芋葡甘聚糖(Konjac glucomannan)是从魔芋块茎中提取的天然高分子多糖类物质, 由于其优良的成膜性、交联性、胶凝性、生物相容性、生物降解性、悬浮性等特性[38,39],在食品、医药、化工领域中得到广泛的应用。将明胶与魔芋葡甘聚糖共混制备明胶/魔芋葡甘聚糖复合膜,可以改善明胶的脆性等[40] 。
Li等[41]采用溶液共混法制备了明胶/魔芋葡甘聚糖复合膜,采用DSC、IR等对复合膜进行了结构表征,并研究了复合膜的透光性、力学性能和水溶性等。结果表明:在复合膜中,明胶与魔芋葡甘聚糖在一定条件下是相容的。当魔芋葡甘聚糖在复合膜中占质量分数约为40%时,明胶和魔芋葡甘聚糖的氢键作用加强。此时,复合膜有最好的相容性、抗张强度(59.7±1.35)MPa、热封性和透光性等性能。同时,该复合膜具有良好的水溶性,在30s内就可以完全溶解。
2 明胶与蛋白质共混
蛋白质存在于一切动植物细胞中,它是由多种氨基酸组成的天然高分子化合物,分子质量一般由几万到几百万,甚至可达上千万。蛋白质分为动物蛋白质(如蚕丝蛋白、牛奶蛋白、胶原蛋白等)和植物蛋白(如从大豆、玉米、花生等中提取的蛋白质)2种,它具有来源广泛、可生物降解等优点,广泛用在食品、药品的包装等领域。将明胶与蛋白质共混制备复合膜,已得到国内外科研工作者的广泛重视。以下主要介绍近年来在明胶与蛋白质复合膜的方面的研究。
2.1 明胶与动物蛋白
马芳等[42]将丝素蛋白与明胶按照不同的比例进行共混,并采用戊二醛作交联剂制备了明胶/丝素复合膜。他们采用IR、DSC、环境扫描电镜表征了该复合膜的结构与热性能,并研究了复合膜的溶胀率和溶解率。试验结果表明:复合膜中丝素蛋白与明胶的共混性好,两者发生适度交联后形成网络结构;复合膜中,丝素与明胶的共混比对膜的溶胀率和溶解率有极显著的影响,经过乙醇处理的共混复合膜的溶胀率,随着明胶含量的增加而提高,溶解率则相反,但存在一个明胶含量临界值;烘干时间对共混复合膜的溶胀率和溶解率的影响不显著,对共混膜的结构也无显著影响。
Barreto等[43]将酪蛋白酸钠、乳清与明胶作为主要组分,用山梨醇作为增塑剂,共混复合制备了热降解型的可食性包装膜;并在氮气保护下,对复合膜进行了TG和FT-IR分析。TG结果表明:在增塑剂存在的情况下,其热分解温度降低了大约20℃;同时,在增塑剂存在下,其活化能也明显地降低了。FT-IR结果表明:在大约300℃的分解温度下,生成了CO2和NH3,表明蛋白质分子中的C—N、C(O)—NH、C(O)—NH2、—NH2和—COOH等键发生了断裂。
Gil等[44]采用溶液共混法制备了明胶/丝素复合膜。结果表明:通过目测、SEM、IR等分析,复合膜基本上是均匀的。在甲醇水溶液中,丝素蛋白的构象发生了从无规到形成β-片层的转变,红外光谱和热分析表明,这种转变不仅仅发生在纯的丝素蛋白中,也发生在明胶/丝素复合膜中。复合膜的形貌会随着膜中明胶含量和甲醇浓度的改变而变化。
Mandal等[45]通过溶液共混法,采用明胶和丝素蛋白制备了多层复合膜,并采用紫外-可见光谱、IR、SEM对复合多层膜进行了结构表征以及力学性能、降解性等研究。试验结果表明:在制备多层膜时,明胶含量低时(丝素和明胶质量比为4︰1),更有利于多层膜的形成。力学性能研究表明:多层复合膜的抗张强度、杨氏模量,随复合膜配比时明胶含量的增加而减小,随着复合膜层数的增加而增加;但是,断裂伸长率则随着明胶含量的增加、膜的层数的增加都在减小。
Chambi等[46]采用溶液共混法制备了明胶/酪蛋白可食性复合膜,采用SEM观察了复合膜的表面形貌,并研究了复合膜的力学性能、水蒸汽阻隔性等。研究结果表明:与单独的明胶或酪蛋白膜相比较,不管经过或者没有经过转谷氨酰胺酶处理的复合膜的延伸率,都有了明显提高;酶的作用,明显提高了复合膜的延伸率;当酪蛋白与明胶的质量比为4︰1时,没有经过酶交联的复合膜的延伸率为27.23%,交联过的延伸率为56.79%;复合膜中明胶和酪蛋白的协同作用,对其抗张强度和水蒸汽阻隔性的影响并不明显,只有在酪蛋白与明胶质量比为4︰1时,经过酶交联后的复合膜具有最低的水蒸汽透过系数,为5.06±0.31g×mm/m2×d ×kPa;酶的交联也使得成膜溶液中蛋白质的分子有了大幅度的增长。
2.2 明胶与植物蛋白
Cao等[47]采用溶液共混法制备了明胶/大豆蛋白复合膜,并研究了复合膜的力学性能、溶胀性、透光性等。结果表明:在复合膜中,随着明胶含量的增加,复合膜的抗张强度、断裂伸长率、弹性模量、溶胀性都在增加;此外,复合膜也变得更加透明。研究发现:当复合膜中大豆蛋白与明胶质量比为4︰6～2︰8时,复合膜的抗张强度、弹性模量以及其他性能等接近于明胶膜,且好于单纯的大豆蛋白膜。同时,他们也考察了增塑剂甘油的浓度、成膜液的pH值、成膜时的处理温度等,对复合膜机械性能和光学性能的影响。结果表明:随着甘油含量的增加,复合膜的抗张强度、弹性模量逐渐减小,而断裂伸长率增加了;随着成膜液pH值的增加,复合膜的抗张强度、弹性模量先增加后降低,而断裂伸长率一直在逐渐增加;复合膜的成膜pH值为8～9时,复合膜的综合力学性能最佳。
Denavi等[48]制备了鳕鱼明胶/大豆蛋白复合膜,并研究了复合膜的力学性能、水蒸气渗透性能、水溶性等性能与结构的关系。结果表明:与纯的明胶膜相比,不管复合膜中大豆蛋白与明胶的含量的变化,复合膜的厚度与水蒸汽渗透性能都明显减小;当复合膜中大豆蛋白与明胶的质量比为25︰75时,复合膜具有最大的击穿强度,分别是明胶膜的1.8倍和蛋白膜的2.8倍;所有的复合膜表现出高的水溶性;随着大豆蛋白浓度的增高,复合膜的水溶性稍有降低。示差扫描量热法分析显示,在所有的复合膜中,明胶都彻底地变性了,而大豆蛋白很大程度上保留了原有的构造。IR结果表明:在大豆蛋白含量为质量分数25%的复合膜中,明胶的构象发生了改变,明胶分子链发生了自聚,且观察到在明胶和大豆蛋白分子间通过C=O双键,发生了分子间的相互作用。
3 明胶与脂类共混
脂类是广泛存在于动植物体内的一类天然有机化合物,它的膜具有较好的阻水性能。但是,它通常有着不透明、机械强度低等缺点,如果将其与明胶复合共混制备复合膜,既可以改善纯明胶膜不耐水的特点,又可以提高脂膜的机械强度等,使两者优势互补,扩大明胶膜的适用范围。常用的脂类物质有脂肪酸、蜂蜡、植物油、巴西棕榈胶等[49]。
Karnnet等[50]采用硬脂酸对明胶进行改性,制备了明胶/硬脂酸复合膜,并研究了该复合膜的机械性能、降解性、阻油性等。研究结果表明:改性后的膜具有较低的抗张强度、较低的湿度吸收性和较好的生物降解性;同时,硬脂酸的含量和反应时间明显地影响膜的上述性能。
Limpisophon等[51]制备了明胶/脂肪酸复合膜,并分别考察了硬脂酸、油酸等对复合膜水蒸气渗透性、力学性能等的影响。结果表明:加入2种脂肪酸(硬脂酸和油酸)都可以降低复合膜的水蒸汽渗透性,而且随着脂肪酸浓度的增加,其水蒸汽渗透性下降也更为明显;在添加同样浓度脂肪酸的情况下,明胶/硬脂酸复合膜的水蒸汽渗透系数小于明胶/油酸复合膜的水蒸汽渗透系数。2种脂肪酸对明胶膜都有增塑的效果,且随着含量的增加,膜的断裂伸长率增加了,而其抗张强度降低了;同时发现,油酸的增塑效果优于硬脂酸,从而使得明胶/油酸复合膜的抗张强度低于明胶/硬脂酸复合膜,而其断裂伸长率则高于明胶/硬脂酸复合膜。在透明度方面,明胶/油酸复合膜要优于明胶/硬脂酸复合膜。
Wang等[52]考察了玉米油对明胶复合膜的厚度、力学性能、水蒸汽渗透性和氧气渗透性等性能的影响。结果表明:随着玉米油含量的增加,复合膜的抗张强度、击穿强度和厚度呈线性增加,而对水蒸汽和氧气透过系数呈2次关系的影响。研究显示,最佳的成膜条件是pH值在10.54,玉米油的质量分数为55.18%;扫描电镜和共焦激光扫描显微镜图片显示,玉米油小液滴均匀地分散在明胶空隙网络中,扮演着填料的角色,产生了一种更紧密的明胶乳化复合膜,从而使得明胶复合膜具有较高的抗张强度和击穿强度。
Perez-Mateos等[53]考察了向日葵油对明胶膜的机械性能、透光性、水蒸汽渗透性等性能。结果表明:加入向日葵油,增加了明胶膜的厚度、白度和光的吸收率,但降低了膜的透明度;不管加入多少量的油,膜的击穿强度和击穿形变量都在降低;IR谱图显示,向日葵油与明胶之间存在着分子间的相互作用。
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