摘要
随着科技的进步与发展，环境问题变成人们越来越重视的热点话题。在包装领域，大量不可降解的合成高分子材料的使用对人类的生存环境造成了严重的威胁。采用可再生的天然高分子基材料来代替现有的不可降解包装材料具有重要的意义。纤维素作为一种来源丰富的天然高分子材料，具有优异的生物相容性和可降解性，但其难溶特性限制了其应用。本文以滤纸作为纤维素原料，采用离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯化物(AmimCl)溶解纤维素(Cel)，使用天然高分子溶液作为凝固浴来制备一系列高强度的膜与凝胶材料，并对材料中各组分的抗紫外、抗氧化、抗菌以及智能响应性能等进行了系统研究，主要内容如下： (1)纤维素/海藻酸钠(SA)/明胶(Gel)复合水凝胶的制备与性能研究。通过海藻酸钠与明胶混合水溶液作为凝固浴进行纤维素再生，进一步通过浸泡氯化钙（CaCl2）溶液交联海藻酸钠，制备了一种透明、高强度的复合水凝胶。水凝胶中各组分之间的氢键作用以及海藻酸钠与Ca2+之间的离子相互作用赋予水凝胶优异的力学性能，相比于纯水作为凝固浴制备的再生纤维素水凝胶，强度提高了26.36%。随着纤维素浓度的增加，水凝胶的结晶度和网络结构的致密性增加，水凝胶的力学性能显著提升，当纤维素浓度达到8wt%时，最大应力为2.933MPa。此外，海藻酸钠/明胶的比例也对水凝胶的力学性能有显著的影响，当海藻酸钠与明胶比例为6:4时，水凝胶力学性能最好，最高达到2.349MPa。同时，组分均采用天然高分子材料，使水凝胶具有良好的生物降解性。 (2)纤维素/壳聚糖(CS)/单宁酸(TA)复合膜的制备与性能研究。通过壳聚糖乙酸溶液作为凝固浴进行纤维素再生，进一步使用单宁酸溶液对壳聚糖的氢键作用物理交联，制备了一种透明、高强度的抗氧化复合薄膜。薄膜中各组分之间的氢键以及壳聚糖与单宁酸之间的离子相互作用赋予薄膜优异的力学性能。研究了壳聚糖浓度以及单宁酸浓度对薄膜各项性能指标的影响，薄膜的结晶度和网络结构的致密性随着浓度的增加而增加，薄膜的力学性能显著提升，薄膜最大应力能够达到106.61MPa。此外，还研究了薄膜抗紫外、亲水性以及抗氧化性能。 (3)纤维素/壳聚糖/单宁酸/蓝莓花青素(BA)复合膜的制备与性能研究。在制备得到的纤维素/壳聚糖/单宁酸/蓝莓花青素(BA)复合膜基础上，加入蓝莓花青素，制备了一种具有pH响应功能的复合薄膜。研究了蓝莓花青素的加入以及其浓度对薄膜结构以及各项性能指标的影响，BA中的羟基能够与指示膜基体中的分子形成氢键，使指示膜的网格结构更致密，刚性增强，薄膜最大应力能够达到117.81MPa。此外，还研究了薄膜抗菌性能以及对水果的保鲜能力，证实其在食品包装薄膜方面具有潜在的应用价值。
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