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壳聚糖/蒙脱土纳米复合材料是一种新型的阻隔性涂料,作为纸张表面的涂料阻隔性优异,具有无毒、可降解、环境友好、原料充足、可循环利用等优点,可广泛应用于食品类纸包装材料的表面涂料。本文通过对蒙脱土进行有机化改性,合成出阻隔性能更加优秀的壳聚糖/改性蒙脱土纳米复合材料。未经改性的蒙脱土与壳聚糖的复合程度较低,且由于片层剥离程度较小,其对水蒸气及氧气的阻隔性能还有提升空间。为了达到这个目的,本文尝试以阳离子表面活性剂和硅烷偶联剂对蒙脱土进行改性,制得各类有机蒙脱土,并将这些蒙脱土分别与壳聚糖溶液混合制备壳聚糖/有机蒙脱土复合材料。研究有机改性剂和蒙脱土之间的作用机理及蒙脱土改性对壳聚糖/有机蒙脱土纳米复合材料阻隔性能的影响。主要工作如下:(1)通过十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)和双十八烷基二甲基氯化铵(2HT)三种有机阳离子表面活性剂对钠基蒙脱土进行有机化插层改性,采用单因素实验对不同改性剂的改性效果进行对比,通过实验比较,表面活性剂2HT的改性效果最好。通过正交试验设计和优化,蒙脱土的优化改性工艺条件为改性剂用量2g,反应时间为1h和反应温度75℃。采用红外光谱分析仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)表征,表征结果证实改性剂均能与蒙脱土发生化学结合,经过插层改性后的蒙脱土片层间距明显增大,预测结果与实验结果十分接近,蒙脱土片层间距由0.96nm增加到了2.58nm,增加了147.9%。(2)通过γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)三种硅烷偶联剂对改性蒙脱土进行二次改性。采用单因素实验设计,以蒙脱土片层间距、官能团、分散程度为指标研究了不同偶联剂对蒙脱土的影响。采用了FTIR、XRD以及分散性实验进行表征。研究发现:硅烷偶联剂对蒙脱土的改性主要为表面的修饰改性,并未改变其主要官能团;硅烷偶联剂对蒙脱土的层间距影响不如表面活性剂,KH560和KH570对蒙脱土层间距几乎没有影响,未进入蒙脱土片层间,KH550进入蒙脱土层间,使蒙脱土层间距增加了49%;硅烷偶联剂的加入增加了蒙脱土的有机相容性,为改性蒙脱土复合壳聚糖创造了良好的条件。(3)通过壳聚糖/改性蒙脱土纳米复合材料对纸张表面阻隔性的研究,在纸张表面涂布不同的壳聚糖/蒙脱土混合溶液,以纸张表面的水蒸气透过率和氧气透过率为指标,评价改性效果。研究了不同改性蒙脱土、不同壳聚糖浓度、不同蒙脱土浓度以及不同涂布量对阻隔水蒸气效果的影响。采用了水蒸气透过仪和压差法气体渗透仪进行表面。研究发现:经过复合改性的蒙脱土与壳聚糖复合之后材料的阻隔水蒸气的效果最好,且不与蒙脱土的层间距成正比;经2HT和KH570复合改性的蒙脱土复合壳聚糖涂料的阻隔水蒸气的性能最好,使水蒸气透过率降低了13.0%;涂布量越大的复合涂层阻隔水蒸气的能力越强;当蒙脱土含量较低时涂层中壳聚糖的浓度发生改变,材料阻隔水蒸气性能变化不大,当蒙脱土含量较高时壳聚糖的浓度变大,材料阻隔水蒸气的性能明显变好;蒙脱土的含量越高,材料的阻隔水蒸气性能越好。对不同改性蒙脱土复合壳聚糖后制成的涂料的氧气透过率进行比对,得出CTS/2HT-KH550-MMT涂料的阻氧性能最好,氧气透过率降低了54.2%。