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1、-范文最新推荐- 基于天然生物模板的聚合物复合材料的表面改性技术研究 摘要详细介绍了利用N-甲基吗啉-N-氧化物（NMMO） 为溶剂溶解细菌纤维素（BC）以及制备再生细菌纤维素薄膜的工艺流程，并对NMMO 溶解细菌纤维素机理进行了简要的分析。关键词细菌纤维素；N-甲基吗啉-N-氧化物；薄膜工艺 10016毕业设计说明书（论文）外文摘要Title Surface modification technology based on natural biological template polymer compositesAbstractDetails on the use of N-methylm
2、orpholine N-oxide (NMMO) as solvent to dissolve the bacterial cellulose and bacterial cellulose film in preparation regeneration process, and NMMO dissolution mechanism of bacterial cellulose by a brief analysis.KeywordsBacterial cellulose; the N-methylmorpholine-N-oxide; thin film technology目次1引言11
3、.1细菌纤维素的概况11.2细菌纤维素的生物合成11.3细菌纤维素的化学结构与性能31.4细菌纤维素的应用41.5细菌纤维素/无机纳米复合材料51.6本文研究内容82细菌纤维素在NMMO中的溶解82.1实验原料82.2细菌纤维素的溶解工艺103再生细菌纤维素膜的制备及透光性的测试123.1再生细菌纤维素膜的制模工艺123.2透光率的测试144结果和讨论14结论16致谢17 由葡萄糖直接合成纤维素的四个主要酶促反应步骤是:(l)在葡萄糖激酶的作用下将葡萄糖转化为6-磷酸葡萄糖;(2)在变位酶作用下将6-磷酸葡萄糖通过变位作用转化为1-磷酸葡萄糖;(3)在焦磷酸化酶(UDPG)的作用下将1-磷酸葡
4、萄糖转化为尿苷二磷酸葡萄糖(UDP-Glc);(4)由纤维素合成酶将UDP-Glc合成为β-1，4-葡萄糖苷链，再装配形成纤维素8。纤维素合成酶催化合成纤维素是生物化学合成的最后一步，可以写成如下的表达式:其中UDP-Glc是纤维素生物合成的直接前聚体。木醋杆菌在体内把葡萄糖转变为纤维素分子后，通过菌株上的分泌终端(termining complex，TCs)分泌出直径只有l.6nm的亚微纤维，这些亚微纤维由于距离很近，通过范德华力相互吸引到一起，再通过氢键的作用，规整排列，结晶成直径更大的微纤维，结晶过程中产生的力量足以使葡聚糖链从CS上释放出来，这些微纤维自组装成直径为20-80
5、nm的纤维素束。木醋杆菌产生纤维素的化学定性，最先由Brown9于1886年作了报道，对其菌纤维形成过程和形态大小的认识直到电子显微镜被普遍应用的1970年以后才实现。木醋杆菌胞壁侧有一列50-80个轴向排列小孔，在适宜条件下每个细胞每秒钟可将2x105个葡萄糖分子以β-1，4糖营键相连成聚葡糖，从小孔中分泌出来，最后形成直径1.78nm的纤维素微纤丝(Cellulose microfibrils)，并随着分泌量的持续增加平行向前延伸。相邻的几根微纤丝之间由氢键横向相互联结形成直径为3-4nm的微纤丝束(Bundle)。微纤丝束进一步伸长，束间仍由氢键相互联接，多束合并形成一根长度不
6、定，宽度为30-100nm，厚度为3-8nm细菌纤维素丝带(ribbon)，其直径和宽度仅为棉纤维直径的1/100一1/1000。木醋杆菌在细胞分裂过程中，紧密相连的纤维素丝带随着体壁不断延伸而增长，即便细胞分裂纤丝也不会脱落。纤丝带互相交织形成不规则网络或絮状结构，在液面形成絮胶状菌璞。每个菌体犹如一只梭子，在培养液上层自行编织成天然的无纺布10,11,12。 BC用作人造皮肤。巴西自1987年以来有近10个皮肤伤病医疗单位己报道400多例应用醋菌纤维素膜治疗烧伤、烫伤、皮肤移植、创伤等治疗取得成功，己发展成人工皮肤、纱布、绷带和创可贴等伤科敷料商品。BC由于非常符合现代创伤敷料标准的要求，
7、被称为是一种天然的创伤敷料其主要特点是潮湿情况下高机械强度，对液、气良好通透性，对皮肤相容性好，无刺激和结构极为细密，良好防菌和隔离性均优于当今其它人造皮肤和伤科敷料。此膜还可作为缓释药物的载体携带各种药物，利于皮肤表面给药，促使创面的愈合和康复21,22。BC在造纸工业中的应用23。BC作为一种新型的生物化学材料具有诱人的商业潜力，在造纸业中己表现出广阔的应用前景，如在涂布材料、增稠剂、增强剂、胶粘剂、高强度纸张、防伪纸制品、高品质薄层印刷纸，可循环使用的婴儿尿布等方面的商业开发。由于BC湿膜经打浆分散后受到切断、吸水润涨和细纤维化等作用，使制得的BC能很好地与植物纤维结合，具有良好的抄造特
8、性，可作为进一步开发特种纸或功能纸的造纸原料。BC作为胶黏剂在无纺布中的应用。BC具有高比表面积和表面活性，能代替黏合剂用于无纺布加工，能够改善无纺布的性能包括强度、透气、亲水性以及最终产品的手感。现有研究已经表明，BC可以勃合的物质有:天然的、化学处理的以及物理处理的各种木纤维;其它植物纤维或碎片如甘蔗渣、大麻等;合成纤维或碎片如凯夫拉尔、人造纤维以及聚酯;矿物质如高岭土、二氧化钛等。BC膜具有丝状超密结构，在热压处理过程中，将有更多的氢键形成，制造出具有层状结构的纸张，杨氏模量可达30MPa，用它作声音振动膜，在很宽的频率范围内既有高传播速度(5000m/s)，又有高内耗(0.04)，复制
9、出的声音洪亮而清晰，是迄今为止最适于制造声音振动膜的材料24。 由此可见，以BC为基体能够在限制性介质环境中设计出孔径和孔道尺寸可控的模板模型，可在其中有效地嵌入各种纳米粒子，并可控制其尺寸和大小，还能防止团聚的发生。该法对制备条件要求不苛刻，操作简单，较易实施，制得的纳米粒子尺寸分布狭窄，并且可通过调整BC的孔径尺寸而得到不同尺寸的纳米结构，这从某种程度上来说真正实现了对纳米结构的有效控制，是一种既具有普遍适用性又具有前沿性的方法。因而近几年在制备各种形状和尺寸的纳米结构材料方面得到了很大的发展，在纳米器件和功能材料方面具有广阔的潜在应用前景。BC是一种多功能的可再生生物材料，它可以被用来作
10、为亲水基体模板，从而将金属嵌入柔软的具有热稳定性的BC薄膜中。相比于植物纤维素，它可以催化金属沉积在它的纳米级多孔结构中，以产生一个精细分割的均相催化剂层。Evans29等把把金属嵌入到BC柔软和热稳定的薄膜中制备了可用于燃料电池的把一BC膜;相比与植物纤维素，金属更容易嵌入BC的结构中，并且改变该聚合电解质薄膜的化学结构可拓宽其适用范围。用把沉积到BC中制备的这种膜比其它聚合电解质薄膜具有更高的热稳定温度(达130°C)和更低的气体透过性。BC是高亲水性的膜，Barud30等将BC水合膜浸Ag+-TEA溶液中可得到透明，均匀的含银BC膜，其中TEA作为强还原剂和稳定剂而促进反应进行，影响成核及粒子增长，最终使平均直径为8nm的银纳米粒子均匀分布在BC本体精细网络结构上。Maneerung31等通过将BC浸入到硝酸银及硼氢酸钠溶液中，成功在三维网络微纤BC膜中引入了银纳米粒子。其中银纳米粒子的大小及分布可通过调节两种溶液的摩尔比例来控制，在优化的条件下，可获得均匀有规分布的银纳米粒子。在上述研究中，含有均匀分布的银纳米粒子纤维素膜的成功合成表明BC可作为银纳米粒子沉积的模板，该膜在抗菌应用以及低温催化中将有极其广阔的前景。 9 / 9
