天然高分子改性材料及其应用-考场重点资料

变性淀粉在造纸上的应用：1.湿部应用机理技术：提高纸张物理强度，提高细小纤维和填料的留着率，提高滤层间喷雾机理及技术：提高纸和纸板的挺度，表面强度，环压强度等；3.表面施胶中的应用技术：增加纸业抗水性、表面强度，提高耐破、耐折等物理强度指示；4.在涂布粘合中的应用技术：变性淀粉作涂布的优点①具有良好的溶性②具有良好的保水性③能提供刮刀涂布的流变性④有较宽的粘度范围⑤与合成胶乳具有良好的相容性；5.在涂布白板纸中的协同应用技术；6.纸制品淀粉粘合剂：瓦楞纸、纸袋纸、瓶标签淀粉、胶粘带淀粉、信封邮票用淀粉。

阳离子淀粉在造纸上的应用：1.能改善纸的耐破性，抗张力，耐折度、抗掉毛性等许多物理性能；2. 4.能提高各种染料的填料的保留率，从而降低造纸成本；5.作为胶乳，合成树脂，AKD等的固定剂和乳化剂，效果良好；6.减少废水污染的程度。

甲壳素、壳聚糖在造纸上的应用：1.施胶：溶解性差2.增强：氢键3.助流助滤：天然7.其他助剂。

高分子材料分类：1.来源：天然高分子材料（淀粉、纤维）半合成高分子材料（消化纤维）合成高分子材料（有2.用途：塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂、高分子基复合材料3.组成和功能：有机高分子（聚乙烯）无机高分子（SiO2）复合高分子（橡胶）生物高分子（蛋白质）4.受热后变化：热固性（聚乙烯、聚丙烯）、热塑性（酚醛树脂、环氧树脂）。

天然高分子材质来源：1.植物：纤维素、半纤维素、木素、树胶类、果胶、淀粉、蛋白质、天然橡胶、生漆 3.微生物：①由微生物直接得到，黄原胶、真菌多糖②发酵得到，聚乳酸、聚乙内酯。

天然高分子种类：多聚糖类（淀粉），多聚肽类（蛋白质）遗传信息物质（DNA、RNA。

天然高分子材料优点：价格低，来源广、绿色清洁、可降解可再生。

缺点：加工性很差，难以通过常用的塑料加工方法成型，力学性能、耐环境性存在缺陷，应用范围窄。

改性途径：①天然高分子的溶解和熔融②衍生化改性③接枝共聚④物理共混⑤互穿聚合物网络三大热分析差别：1. TGA热重分析影响曲线因素①仪器因素：浮力、试样盘、挥发物的冷凝等②实验条件：应用：聚合物热稳定性的评价、聚合物组成的剖析、研热差分析3.DSC示差扫描量热法应用：聚合物玻璃化转变的研究、聚合物熔融\结晶转变的研究、两相聚合材料结构特征的研究、用DSC曲线确定加工条件。

布拉格方程(2dsinθ=nλ，θ半衍射角、d晶面距离、λ波长)应用：1.结构分析：用已知λ的X-ray照射晶体，：用已知d的晶体来反射从样品发射出来的X-ray通过θ测量求得未知X-ray的波长λ。

X射线衍射：光遇到障碍物或小孔后，偏离直线传播，且强度随物质变化，在屏幕上出现明暗条纹。

应用：1积酚比，是体系聚集态结构的清晰表征3测定晶粒尺寸：大量晶粒个别尺寸的一种平均统计。

产生X射线方法：平板照射法、衍射仪法。

红外光谱定义：样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收其中一些频率的辐-转能级从基态跃迁到激发态，而形成的分子吸收光谱，称为红外光谱。

红外光谱仪分类：1色散型红外光谱仪：光源、样品室、单色器、检测器、记录显示装置（利用单色涉作用进行测定，无色散元件）纤维素改性材料：1纤维素的接枝共聚改性材料（接枝共聚反应的类型：自由基聚合、离子型共聚及缩聚与开常用的引发方法：辐射引发、光引发、化学引发。

应用：高吸水性材料、吸附重金属材料、吸油材料）；2纤维素的交联改性材料（应用：进一步提高纤维及其衍生物的吸水性改变和织物的性质，提高纤维的抗皱性，并可用作色谱柱的填充材料）3纤维素共混改性材料（熔融共混、溶液共混。

应用：由于强的氢键作用，可以得到性能优异的共混材料，不仅有良好的力学性能，还能保持共混组分的功能）4纤维素复合材料（麻纤维和竹纤维复合有较高的比强度和比刚度。

1共混：两种聚合进行混合2复合：采用颗粒，纤维或织物对聚合物进行增强）纤维材料改性途径：酯化、醚化、交联改性、接枝共聚物、复合改性、共混改性纤维素的溶解：1.衍生化溶剂：溶解过程中与纤维反应生成部分取代的反应中间体①NaOH/CS2:18%左右的强碱N-N-二甲配胺2/N2O4体系：N2O4与纤维素反应生成亚硝酸酯中间衍生物，溶于DMF中③二甲亚砜DMSO/多聚甲醛（PF）体系：PF受热分解产生的甲醛与纤维素的-OH反应生成羟甲基纤维素，羟甲基纤维素溶解在DMSO中。

2.非水相非衍生化溶剂：不与纤维发生反应①N-N-二甲基乙酰化胺（DMAC）体系②N-甲基氧化吗啉（NMMO）N→O上氧原子的两对弧对电子和水分子或纤维素大分子的羟基形成强的氢键，生成纤维素-NMMO络合物3.水相非衍生化溶剂①金属络合物：铜氨中的Cu2+可以优先与纤维素的吡喃环C2、C3位的-OH形成五元螯合环，间的相互作用，破坏纤维素分子内和分子间存在的大量氢键。

甲壳素、壳聚糖、纤维素的结构式:(淀粉单体为纤维素右半部分)物理性能：外观、溶解性、结晶度、黏度（以1%壳聚糖乙酸溶液）>1000x10^-3Pa•S 高黏度100~100中粘度<100低粘度。

脱乙酰度和黏度是壳聚糖的主要性质指标，甲克素的基本单位是乙酰氨基葡萄糖，壳聚糖的基本单位是氨基葡萄糖。

脱乙酰度:乙酰化与脱乙酰化之间的平衡程度，其大小影响甲壳素和壳聚糖的溶解性，影响壳聚糖溶解度（乙酰度>50%溶解性好）等级55~70%低脱乙酰度壳聚糖70~85%中••80~95%高••95~100%超高••。

造纸工业中的界面作用1氢键：羟基、氨基官能团中的氢与纤维素中的羟基形成氢键2离子键：纸浆纤维-有羧二者有NH3—OOC结合3共价键：纤维素有醛基和氨基，作用较弱4范德华力：分子间作用力。

造纸中的应用：施胶剂（浆内施胶，表面施蜡），增强剂，主流助滤剂（增加纸浆在纤维上的留着率），废水处理，特种纸（以壳聚糖为主要材料或配料所制成的食品包装纸、绝缘纸、复印纸、无碳复写纸）纸张具有吸水性原因：1氢键2纤维间的孔隙造成毛细管现象。

淀粉颗粒形状：球形、椭圆形、多边形。

直链淀粉的功能性：成膜性、质构调整、脂肪模拟、凝胶性、促进营养素的吸收。

支链淀粉的功能性：抗老化特性、改善冻融稳定性、增稠作用。

高膨胀性与吸收性。

淀粉光学性能：偏光十字把淀粉颗粒分成四区，不同淀粉偏光十字的位置、形状、明显程度有差别。

糊化的定义：将淀粉乳加热，淀粉颗粒可逆吸水膨胀，加热至某一温度时，颗粒突然膨胀达原体积的几倍到几晶相和无定形相淀粉之间氢键断裂。

影响因素：颗粒大小；直链淀粉含量；电解质；碱；脂；糖类、盐类；有机化合物；水分；亲水性高分子。

淀粉糊的性质:膨润率和溶解度；黏度；凝胶性；糊的质构；糊的透明度；淀粉膜的性质。

老化定义：淀粉溶液或淀粉糊在低温下静置一段时间，浑浊度增加，溶解度降低，甚至出现沉淀，影响因素：分子结构；分子量大小；直链淀粉和支链淀粉分子比例；无机盐类；冷却速度；PH值；淀粉溶液浓度；乳化剂；温度；蛋白质变性淀粉定义：在淀粉所具有的固有特性基础上，为改善淀粉的性能和扩大应用范围，利用物理、化学或酶处理法处理，改变淀粉天然性质，增加某些功能性或引入新特性，使其更适合于一些应用要求。

变性方法分类：1物理变性-利用加热、加压、辐射等物理方法；2化学变化-淀粉分子量下降或分子量上升；3处理，改变颗粒特性、链长分布及糊的性质；4复合变性-采用两种以上处理方法得到变性淀粉。

目的：改善蒸化性；提高营养特性。

投射电镜主要结构：电子光学系统【1照明系统（电子枪、聚光镜）2成像系统（试样室、物镜、中间镜、投影镜）3观察记录系统（观察室、照相机构）】、电源与控制系统、真空系统。

工作原理：利用电子摄像（或称电子束也称电子波）穿透样品，电子与样品中的原子碰撞而改变方向，产生立体角散射，散射角大小与样品的密度、厚度相关，因此可以形成明暗不同的影像，而后经多级电子放大后成像于荧光屏。

原子力显微镜原理：在原子力显微镜系统中，是利用微小探针与待测物之间交互作用力来呈现待测物的表面之物理特性。

三大热差分析差别：1热重分析TGA:样品质量变化对温度的关系；2差热分析DTA：样品中参比物之间的温度差对温度的关系（△T=TS—Tr）;3示差扫描量热法DSC:样品中参比物之间的热流量差对温度的关系(△T=0)。

投射电镜主要结构：电子光学系统【1照明系统（电子枪、聚光镜）2成像系统（试样室、物镜、中间镜、投影镜）3观察记录系统（观察室、照相机构）】、电源与控制系统、真空系统。

工作原理：利用电子摄像（或称电子束也称电子波）穿透样品，电子与样品中的原子碰撞而改变方向，产生立体角散射，散射角大小与样品的密度、厚度相关，因此可以形成明暗不同的影像，而后经多级电子放大后成像于荧光屏。

原子力显微镜原理：在原子力显微镜系统中，是利用微小探针与待测物之间交互作用力来呈现待测物的表面之物理特性。

三大热差分析差别：1热重分析TGA:样品质量变化对温度的关系；2差热分析DTA：样品中参比物之间的温度差对温度的关系（△T=TS—Tr）;3示差扫描量热法DSC:样品中参比物之间的热流量差对温度的关系(△T=0)。

扫描电镜的工作原理：从电子枪阴极发出的电子束，受加速电压作用射向镜筒，经过汇聚作用缩小成直径几毫米的电子探针，探针可激发多种电子信号，经过放大转换变成电压信号，最后被送到显现管上，获得対映的扫描电子像。

流程图色散型红外光谱仪：光源→吸收池→单色器→检测器→数据处理仪器控制。

傅里叶变换红外吸收光谱仪：光源→干涉仪→样品室→检测器→计算机→显示器、绘图仪干涉图→光谱图。