明胶—蒙脱土相互作用机理及性能研究

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1、摘要明胶作为一种天然两性聚电解质，其分子链上可带大量正负电荷：而蒙脱二L(MMT)是一种天然层状硅酸盐，片层上的电荷分布也十分复杂，这些决定了明胶与MMT具有特殊的相互作用过程。根据明胶的插层特点，以表面活性剂(Surf)修饰明胶然后再进行插层，将对明胶与MMT的插层效果及材料的性能产生影响。这对于丰富插层理论，开辟明胶等蛋白质类材料高性能化的新途径具有重要的理论和应用双熏价值。本论文利用x射线衍射、原子吸收光谱、热失重等手段对不同反应时间的插层产物进行表征，以确定插层反应过程。通过改变插层反应条件(

2、如反应物配比，初始浓度，明胶溶液pH值，反应温度等)对插层反应的热力学进行了分析。实验结果表明，插层反应进行得很快，5rain后插层产物已处于热力学稳定状态，明胶的插入量也保持恒定。除反应温度外，其它反应条件的变化均会影响捅层产物的结构，插层反应为焓驱动过程。采用紫外分光光度计、粒度仪、电导率仪等仪器，对明胶与MMT相互作用过程中的各项参数进行了测试，并研究了反应条件对二者相互作用过程的影响。实验结果表明，明胶与MMT接触后，先发生絮凝作用，继而发生解絮凝与解吸附，解吸附过程符合二级动力学方程。反应温

3、度降低，反应物配比减小，明胶溶液pH值减小会使解吸附速率减小。Surf与明胶在不同条件下(Surf的种类、浓度、明胶pH值)相互作用后，再与MMT插层制备明胶一Su玎／MMT复合材料，并对其溶胀性能及力学性能进行测定，分析了影响复合材料性能的主要因素。研究结果表明：明胶一Surl’复合物不仅能够插入蒙脱土层间，而且最大层间距达到4．5nm，插层效果有明显改善。明胶pH小于其等电点时，与浓度高于其CMC的十六烷基三甲基演化铵作用后再与MMT插层，所得复合材料的平衡溶胀度最低，力学性能最好。关键词：明胶，

4、蒙脱土，插层，相互作用过程．表面活性剂ABSTRACTAsanaturalamphotericpolyelectrolyte，thechainsofgelatinpossesslargeamountsofpositiveandnegativecharges．Montmorillonite(MMT)isakindofnaturallayeredsilicate，thedistributionofchargesonitslayersisalsoverycomplicated．Allthesedetermi

5、nethattheinteractionbetweengelatinandMMTisspecial．Accordingtothecharacteristicofintercalation，modifyinggelatinwithsurfactant(Surf)beforeintercalation、vitllMMTwillinfluencetheeriectofintercalationandthepropertiesot。thematerials．Thisstudyhasboththetheoret

6、icalandpracticalmeritsforenrichingintercalationtheoryandopeningupanewpathfor11i曲一performanceofproteinssuchasgelatin．Inthispaper,inordertoascertaintheprocessofintercalation，thepl‘oductofintercalationwascharacterizedbymeansofX．RayDifiraction．AtomicAbsorpt

7、ionSpectroscopy,Thermogravimetricanalysis．Thethermodynamicsofintercalationwasanalyzedbychangingtheconditionsofintercalation(suchastheratioofgelatintoMMT’concentration,thepHofgelatinsolution，reactiontemperature)．Theresultsindicatedthat，thereactionofintcr

8、calationproceedsveryfast．theproductisunderthermodynamics．stablestateafterfiveminutes．nlcamountsofgelatinwhichintercalateintotheinterlayersofMMTisalsofixed．Exceptreactiontemperature．alltheotherreactionconditionscouldaffectthestruc