胡 盛，楊 眉，周紅艷，楊 艷，田大聽(tīng)1,，張升暉1,

（1.湖北民族學(xué)院 生物資源保護(hù)與利用湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 恩施 445000；

2.湖北民族學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 恩施 445000；3.武漢理工大學(xué) 材料復(fù)合新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430070；4.中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 納米礦物材料及應(yīng)用教育部工程研究中心，湖北 武漢 430074）

改性條件對(duì)凹凸棒石/魔芋葡甘聚糖復(fù)合材料力學(xué)性能的影響

胡 盛1,2,3，楊 眉4，周紅艷2，楊 艷2，田大聽(tīng)1,2，張升暉1,2

（1.湖北民族學(xué)院 生物資源保護(hù)與利用湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 恩施 445000；

2.湖北民族學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 恩施 445000；3.武漢理工大學(xué) 材料復(fù)合新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430070；4.中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 納米礦物材料及應(yīng)用教育部工程研究中心，湖北 武漢 430074）

以魔芋葡甘聚糖（konjac glucomannan，KGM）為基體，用硅烷偶聯(lián)劑KH-570（γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷）對(duì)凹凸棒石改性后，采用溶液共混法制備改性凹凸棒石/魔芋葡甘聚糖復(fù)合材料。探討改性凹凸棒石用量、KH-570用量、改性時(shí)間和改性溫度對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明：魔芋葡甘聚糖和改性凹凸棒石共混明顯改善了復(fù)合材料的力學(xué)性能。當(dāng)改性凹凸棒石用量為魔芋葡甘聚糖用量的6%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）、KH-570用量為凹凸棒石用量的2%、改性時(shí)間為35 min、改性溫度為60 ℃時(shí)，改性凹凸棒石/魔芋葡甘聚糖復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能最好。傅里葉變換紅外光譜（Fourier transform-infrared spectra，F(xiàn)T-IR）和掃描電子顯微鏡（scanning electron microscopy，SEM）測(cè)試分析結(jié)果表明：復(fù)合材料中魔芋葡甘聚糖和改性凹凸棒石之間存在強(qiáng)烈的相互作用和良好的相容性。

魔芋葡甘聚糖；凹凸棒石；改性；復(fù)合材料

魔芋是一種資源豐富、可再生的天然高分子材料，其主要成分為魔芋葡甘聚糖（konjac glucomannan，KGM），由D-葡萄糖和D-甘露糖按物質(zhì)的量比約2∶3，以β-1,4糖苷鍵連接而成。KGM在醫(yī)藥衛(wèi)生、食品等領(lǐng)域具有很高的應(yīng)用價(jià)值[1-2]，尤其是其優(yōu)良的成膜性和生物降解性已成為國(guó)內(nèi)外魔芋研究的熱點(diǎn)之一[3-10]。隨著全球石油資源日益匱乏、白色污染日趨加重，人們?cè)絹?lái)越重視對(duì)可再生資源的開(kāi)發(fā)[11-12]。然而純魔芋葡甘聚糖膜強(qiáng)度低的缺點(diǎn)限制了其應(yīng)用，學(xué)者在魔芋葡甘聚糖與天然高分子材料復(fù)合制備方面做了大量的工作[3,7,9]，已成功制備了魔芋葡甘聚糖/殼聚糖復(fù)合材料[3]、魔芋葡甘聚糖/凝膠多糖復(fù)合材料[7]，雖然兩種高分子材料的羥基通過(guò)氫鍵結(jié)合提高了材料的力學(xué)性能，但仍不能滿(mǎn)足包裝材料的要求。近年來(lái)，通過(guò)有機(jī)材料與無(wú)機(jī)材料的共混耦合作用[13-19]，可達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、協(xié)同增效，進(jìn)而產(chǎn)生許多優(yōu)異的性能[15-16]。例如Shen Shangyue等[14]采用乳液共混共凝法制備了凹凸棒石/天然橡膠復(fù)合材料，提高了橡膠的力學(xué)性能；Shen Liang等[16]制備了凹凸棒石/尼龍-6復(fù)合材料，并探討了其結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，研究發(fā)現(xiàn)凹凸棒石提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能。本課題組在前期研究中已成功制備了魔芋葡甘聚糖/銀納米復(fù)合材料[13]和魔芋葡甘聚糖/凹凸棒石納米復(fù)合材料[17]，賦予了復(fù)合材料新的性能。雖然凹凸棒石為天然一維納米材料，其表面含有大量的極性羥基和負(fù)電荷，可與魔芋葡甘聚糖發(fā)生相互作用，提高復(fù)合材料的力學(xué)性能[17]，但無(wú)機(jī)凹凸棒石與魔芋葡甘聚糖的親和性不強(qiáng)、相容性不好，蘇瑞彩等[20]采用硅烷偶聯(lián)劑KH-570成功對(duì)SiO2進(jìn)行了改性；姚超等[21-22]采用硅烷偶聯(lián)劑KH-570（γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷）和LM-N308（正辛基三乙氧基硅）分別對(duì)SiO2和凹凸棒石進(jìn)行了改性；杜玉龍等[23]通過(guò)硅烷偶聯(lián)劑KH-570對(duì)凹凸棒石進(jìn)行改性后與三元乙丙橡膠復(fù)合，提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能。如能對(duì)具有高長(zhǎng)徑比、高比表面積的棒狀納米凹凸棒石進(jìn)行有機(jī)化改性，增強(qiáng)其與魔芋葡甘聚糖的親和能力，并使其均勻分散于魔芋葡甘聚糖基體中，則可顯著提升復(fù)合材料的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性能[18]，可為魔芋葡甘聚糖在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用開(kāi)辟新途徑。

為充分發(fā)揮武陵山區(qū)盛產(chǎn)魔芋的優(yōu)勢(shì)并提高其經(jīng)濟(jì)附加值，本研究以恩施魔芋葡甘聚糖為基體，用KH-570對(duì)凹凸棒石進(jìn)行有機(jī)化改性后，采用溶液共混法制備改性凹凸棒石/魔芋葡甘聚糖復(fù)合材料，利用正交試驗(yàn)探討改性凹凸棒石用量、KH-570用量、改性時(shí)間和改性溫度對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，并通過(guò)傅里葉變換紅外光譜（Fourier transform-infrared spectra，F(xiàn)T-IR）和掃描電子顯微鏡（scanning electron microscopy，SEM）對(duì)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，為魔芋葡甘聚糖作為食品包裝材料的進(jìn)一步應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

KGM 湖北省恩施州宏業(yè)魔芋有限責(zé)任公司；KH-570 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；凹凸棒石高黏原礦由江蘇省淮源礦業(yè)有限公司提供，主要雜質(zhì)為石英，提純凹凸棒石的化學(xué)組成見(jiàn)表1[17]。

表1 提純凹凸棒石的化學(xué)組成Table 1 Chemical composition of purified attapulgite clay

1.2 儀器與設(shè)備

79HW-1恒溫磁力攪拌器 江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；GZX-9023MBE數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱 上海博訊實(shí)業(yè)有限公司；KD-2型萬(wàn)能電子拉力試驗(yàn)機(jī) 深圳凱強(qiáng)利試驗(yàn)儀器有限公司；STA449c/3/型同步熱分析儀德國(guó)Netzsch公司；Avatar370型Fourier變換紅外光譜儀美國(guó)熱電尼高力儀器公司；JSM-6510型掃描電子顯微鏡日本JEOL公司。

1.3 方法

1.3.1 復(fù)合材料的制備

稱(chēng)取一定質(zhì)量的提純凹凸棒石粉體，放入燒杯中，加入二次蒸餾水，超聲分散一段時(shí)間后形成懸浮液[17]，加入少量KH-570，在一定溫度條件下進(jìn)行電動(dòng)攪拌后得到改性凹凸棒石[14]。稱(chēng)取一定量的KGM粉末，加入去離子水，電動(dòng)攪拌使KGM在其中完全溶解，將上述得到的改性凹凸棒石與之混合、快速攪拌均勻，形成乳白色的復(fù)合溶膠，去除氣泡，流延于玻璃平板（40 mm×15 mm）上，在50 ℃條件下恒溫真空干燥24 h，揭膜，即得到改性凹凸棒石/魔芋葡甘聚糖復(fù)合材料，將材料放置于干燥器中（溫度25 ℃、相對(duì)濕度50%），24 h后測(cè)定復(fù)合材料的性能。

1.3.2 力學(xué)性能測(cè)定

依據(jù)GB/T 13022—1991《塑料 薄膜拉伸性能試驗(yàn)方法》，將復(fù)合材料沖切成啞鈴型試樣，在萬(wàn)能電子拉力試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸性能測(cè)試，拉伸速率為10 mm/min。拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率值從試驗(yàn)機(jī)上讀取。

1.3.3 微觀形貌分析

將復(fù)合材料表面鍍金后，利用JSM-6510型掃描電子顯微鏡觀察材料表面微觀形態(tài)，加速電壓20.0 kV。

1.3.4 復(fù)合材料的相互作用測(cè)定

用Avatar370型傅里葉變換紅外光譜儀分析復(fù)合材料中各組分的相互作用，波數(shù)范圍：4 000～500 cm－1。

1.3.5 熱穩(wěn)定性能測(cè)定

利用STA449c/3/G型同步熱分析儀測(cè)定材料的熱穩(wěn)定性，測(cè)試條件：升溫速率為10 K/min，氣氛：空氣，溫度范圍：50～600 ℃。

2 結(jié)果與分析

2.1 改性條件對(duì)復(fù)合材料性能的影響

2.1.1 改性條件對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響

采用溶液共混法制備改性凹凸棒石/魔芋葡甘聚糖復(fù)合材料的過(guò)程中，影響復(fù)合材料力學(xué)性能的因素很多，尤其是凹凸棒石的有機(jī)化改性條件（凹凸棒石改性劑KH-570用量、改性時(shí)間和改性溫度）。采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)探討改性凹凸棒石用量（以魔芋葡甘聚糖用量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)）、改性劑KH-570用量（以凹凸棒石用量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)）、改性時(shí)間和凹凸棒石改性溫度對(duì)復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的影響，試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 正交試驗(yàn)方案及結(jié)果Table 2 Orthogonal array design with experimental results of mechanical

由表2極差值可知，KH-570用量對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響最顯著，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率均隨著KH-570用量的增加先增加后減少，當(dāng)KH-570用量為凹凸棒石用量的2.0%時(shí)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率最大。在對(duì)凹凸棒石進(jìn)行改性時(shí)，硅烷偶聯(lián)劑Y—R—Si(OCH3)3中的—Si(OCH3)3首先水解成硅醇，然后再與凹凸棒石表面的羥基反應(yīng)，形成化學(xué)鍵。同時(shí)，KH-570各分子的硅醇之間也相互締合，形成網(wǎng)狀的膜覆蓋在顆粒表面，使凹凸棒石的表面有機(jī)化[19]，增加了其與魔芋葡甘聚糖的相容性和結(jié)合能力，但是化學(xué)鍵的作用能力大于締合作用，故當(dāng)KH-570過(guò)量時(shí)（大于2.0%），凹凸棒石表面硅醇的締合程度增加[20-22]，改性凹凸棒石與魔芋葡甘聚糖之間相互作用程度降低，從而使復(fù)合材料的力學(xué)性能下降。故當(dāng)改性劑KH-570用量為凹凸棒石用量的2.0%時(shí)，復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能最佳。隨著改性時(shí)間的延長(zhǎng)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率均先減少后增加（表2），當(dāng)改性時(shí)間為35 min時(shí)，復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能較好，從產(chǎn)業(yè)化角度考慮，改性時(shí)間越短，工業(yè)生產(chǎn)成本越低，故選取改性時(shí)間為35 min。隨著改性溫度的升高，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度先增加后減少，當(dāng)改性溫度為60 ℃時(shí)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度最大，這是因?yàn)樗馍晒璐嫉姆磻?yīng)受溫度影響較大，當(dāng)溫度高于60 ℃時(shí)，KH-570水解生成硅醇的反應(yīng)減少，發(fā)生部分分解，故用KH-570對(duì)凹凸棒石進(jìn)行改性時(shí)溫度控制為60 ℃較好。

由于改性凹凸棒石用量對(duì)復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度影響波動(dòng)起伏較大，故在明確凹凸棒石較佳的有機(jī)化改性條件下，再進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步探討改性凹凸棒石用量對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。

2.1.2 改性條件對(duì)凹凸棒石FT-IR圖譜的影響

圖1 凹凸棒石改性前后的FT-IR圖譜Fig.1 Fourier transform infrared spectra of attapulgite and modified attapulgite

圖1為凹凸棒石原礦以及改性劑KH-570用量為凹凸棒石用量的2.0%、改性時(shí)間為35 min、改性溫度為60 ℃條件下改性凹凸棒石的紅外光譜圖。由圖1可知，經(jīng)過(guò)KH-570改性后的凹凸棒石在2 924 cm－1和2 853 cm－1處出現(xiàn)了新的吸收峰，這是KH-570中C—H對(duì)稱(chēng)和非對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)峰[20-24]，說(shuō)明凹凸棒石表面已經(jīng)結(jié)合了有機(jī)基團(tuán)，實(shí)現(xiàn)了凹凸棒石有機(jī)化改性[20,22]。

2.1.3 改性條件對(duì)凹凸棒石熱穩(wěn)定性能的影響

圖2 凹凸棒石原礦和改性凹凸棒石的TG曲線Fig.2 Thermogravimetric analysis of attapulgite and modified attapulgite

圖2為凹凸棒石原礦以及改性劑KH-570用量為凹凸棒石用量的2.0%、改性時(shí)間為35 min、改性溫度為60 ℃條件下改性凹凸棒石的熱重（thermogravimetric，TG）曲線。由圖2可知，在凹凸棒石TG圖中出現(xiàn)了4 個(gè)失水臺(tái)階：1）在120 ℃時(shí)，屬于凹凸棒石吸附水的脫出；2）在260 ℃時(shí)，為結(jié)晶水失去；3）在470 ℃時(shí)，脫去剩余結(jié)晶水；4）凹凸棒石在加熱到600 ℃以上時(shí)，屬于結(jié)構(gòu)水的脫出。凹凸棒石在260 ℃之前的質(zhì)量損失主要為其表面吸附水的減少，凹凸棒石原礦的質(zhì)量損失率為8.01%，改性凹凸棒石的質(zhì)量損失率為7.04%，說(shuō)明凹凸棒石經(jīng)過(guò)改性后，其疏水性增強(qiáng)[22]。600 ℃時(shí)，改性凹凸棒石的質(zhì)量損失率為14.61%，比凹凸棒石原礦的質(zhì)量損失率（10.59%）高，原因是在260～600 ℃范圍內(nèi)，改性凹凸棒石的質(zhì)量損失不僅是由于結(jié)晶水和結(jié)合水的脫去造成，而且還由于其表面有機(jī)物的燃燒分解所致[23]。

綜上分析，當(dāng)改性劑KH-570用量為凹凸棒石用量的2.0%、改性時(shí)間為35 min、改性溫度為60 ℃時(shí)，復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能較好。在明確了凹凸棒石較佳的有機(jī)化改性條件基礎(chǔ)上，下面將進(jìn)一步探討改性凹凸棒石用量對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。

2.2 改性凹凸棒石用量對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響

圖3 改性凹凸棒石用量對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響Fig.3 Effect of modified attapulgite amount on mechanical properties of composites

圖3為改性劑KH-570用量為凹凸棒石用量的2.0%、改性時(shí)間為35 min、改性溫度為60 ℃時(shí)，不同改性凹凸棒石用量對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。由圖3可知，隨著改性凹凸棒石用量的增加，改性凹凸棒石插入在魔芋葡甘聚糖基體中，阻止了分子鏈旋轉(zhuǎn)與運(yùn)動(dòng)，從而提高了復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度。復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度先增加后減少，復(fù)合材料的斷裂伸長(zhǎng)率先減小后增加然后又減小。當(dāng)改性凹凸棒石用量為魔芋葡甘聚糖用量的6%時(shí)，復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能最好，拉伸強(qiáng)度為28.86 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為5.43%，原因是改性凹凸棒石用量過(guò)多時(shí)（大于6%），凹凸棒石可能出現(xiàn)部分團(tuán)聚[18,23]，使得復(fù)合材料的力學(xué)性能下降[17-18]。本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)表明，經(jīng)過(guò)KH-570改性的凹凸棒石能提高復(fù)合材料的強(qiáng)度和韌性，比本課題組前期用季銨鹽改性凹凸棒石制備的改性凹凸棒石/魔芋葡甘聚糖復(fù)合材料[18]的力學(xué)性能有所提高，原因是KH-570水解產(chǎn)生的硅醇除了與凹凸棒石反應(yīng)之外，還能與魔芋葡甘聚糖發(fā)生強(qiáng)烈的氫鍵作用，從而提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能。

2.3 改性凹凸棒石用量對(duì)復(fù)合材料FT-IR圖譜的影響

圖4 改性凹凸棒石用量對(duì)復(fù)合材料FT-IR圖譜的影響Fig.4 Effect of modified attapulgite amount on Fourier transform infrared spectra of composites

圖4顯示了改性劑KH-570用量為凹凸棒石用量的2.0%、改性時(shí)間為35 min、改性溫度為60 ℃時(shí)，不同改性凹凸棒石用量對(duì)復(fù)合材料FT-IR光譜圖的影響。由圖4可知，在KGM的FT-IR圖中，3 390 cm-1左右為多糖類(lèi)的締合O—H的伸縮振動(dòng)[24-26]，隨著改性凹凸棒石用量的增加，位于3 390 cm-1左右的O—H伸縮振動(dòng)的吸收峰逐漸變寬，這是因?yàn)榘纪拱羰? 500 cm-1左右羥基的吸收帶與KGM在此區(qū)域的吸收峰發(fā)生疊合；此外，經(jīng)過(guò)KH-570改性后的凹凸棒石表面含有大量的硅醇，能與KGM分子中的—OH發(fā)生強(qiáng)烈相互作用[17,19]，從而提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能。

綜合以上分析可知，當(dāng)改性凹凸棒石用量為魔芋葡甘聚糖用量的6%、改性劑KH-570用量為凹凸棒石用量的2.0%、改性時(shí)間為35 min、改性溫度為60 ℃時(shí)，所制備的改性凹凸棒石/魔芋葡甘聚糖復(fù)合材料的力學(xué)性能最好，拉伸強(qiáng)度為28.86 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為5.43%。

2.4 復(fù)合材料的SEM分析

圖5 復(fù)合材料的SEM圖Fig.5 Scanning electron microscope (SEM) photographs of composites

圖5為凹凸棒石用量為魔芋葡甘聚糖用量6%時(shí)，所制備的凹凸棒石/魔芋葡甘聚糖復(fù)合材料（圖5a）和上述最佳改性條件下制備的改性凹凸棒石/魔芋葡甘聚糖復(fù)合材料（圖5b）的SEM圖。由圖5可知，改性凹凸棒石/魔芋葡甘聚糖復(fù)合材料形貌光滑、致密，改性凹凸棒石已插入在魔芋葡甘聚糖基體中并分散較均勻[17-18,23]，結(jié)合圖4的分析結(jié)果，可知改性凹凸棒石與魔芋葡甘聚糖具有良好的相容性。

2.5 復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性能

圖6 復(fù)合材料的熱重分析曲線Fig.6 Thermogravimetric analysis of composites

圖6為凹凸棒石用量為魔芋葡甘聚糖用量6%時(shí)，所制備的凹凸棒石/魔芋葡甘聚糖復(fù)合材料和最佳改性條件下制備的改性凹凸棒石/魔芋葡甘聚糖復(fù)合材料的熱重分析曲線圖。由圖6可知，與凹凸棒石/魔芋葡甘聚糖復(fù)合材料相比，改性凹凸棒石/魔芋葡甘聚糖復(fù)合材料的熱重曲線向高溫方向偏移，且在600 ℃的質(zhì)量殘留率較高。導(dǎo)致這些變化的主要原因是在KGM基體中均勻分散的改性凹凸棒石對(duì)KGM分子鏈的活動(dòng)限制作用比未改性凹凸棒石明顯，使改性凹凸棒石/魔芋葡甘聚糖復(fù)合材料在受熱分解時(shí)具有更高的分解溫度，從而提高了復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性。

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)采用溶液共混法成功制備了改性凹凸棒石/魔芋葡甘聚糖復(fù)合材料，力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明，當(dāng)改性凹凸棒石用量為魔芋葡甘聚糖用量的6%、改性劑KH-570用量為凹凸棒石用量的2.0%、改性時(shí)間為35 min和改性溫度為60 ℃時(shí)，制備的改性凹凸棒石/魔芋葡甘聚糖復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能最好，拉伸強(qiáng)度為28.86 MPa、斷裂伸長(zhǎng)率為5.43%。FT-IR和SEM分析表明，改性凹凸棒石插入在魔芋葡甘聚糖基體中并分散均勻，經(jīng)過(guò)KH-570改性后的凹凸棒石與魔芋葡甘聚糖間的相互作用增強(qiáng)，且具有良好的相容性，復(fù)合材料光滑且致密，說(shuō)明改性凹凸棒石能進(jìn)一步提高復(fù)合材料的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性。在此研究基礎(chǔ)上有望開(kāi)發(fā)一種魔芋葡甘聚糖食品包裝材料。

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Influence of Modification Conditions for Attapulgite on Properties of Modified Attapulgite-Konjac Glucomannan Composites

HU Sheng1,2,3, YANG Mei4, ZHOU Hongyan2, YANG Yan2, TIAN Dating1,2, ZHANG Shenghui1,2
(1. Key Laboratory of Biological Resources Protection and Utilization of Hubei Province, Hubei University for Nationalities, Enshi 445000, China; 2. School of Chemical and Environment Engineering, Hubei University for Nationalities, Enshi 445000, China; 3. State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China; 4. Engineering Research Center of Nano-Geomaterials of Ministry of Education, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China)

Attapulgite (AT) modified with KH-570 was dispersed into konjac glucomannan (KGM) matrix to obtain modified AT-KGM composites through a blending method. Effects of modified attapulgite amount, modifying agent KH-570 amount, modification time and modification temperature on the properties of composites were investigated. The mechanical properties of the modified AT-KGM composites were noticeably improved by combining modified AT with KGM and optimized by incorporating 6% (by weight) of the attapulgite modified with 2% (by weight) KH-570 at 60 ℃ for 35 min to KGM. KGM composites with native or modified AT were characterized by Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy and scanning electron microscopy (SEM). The results indicated that the FT-IR characteristic peaks of the modified AT-KGM composite was observed, and the mechanical performance of composites was improved due to the strong interaction between konjac glucomannan and modified attapulgite.

konjac glucomannan; attapulgite; modification; composites

TS255.3

A

1002-6630（2015）21-0085-05

10.7506/spkx1002-6630-201521017

2014-12-18

湖北省教育廳科學(xué)技術(shù)研究計(jì)劃青年人才項(xiàng)目（Q20141905）

胡盛（1983—），男，講師，博士研究生，研究方向?yàn)閺?fù)合材料。E-mail：cailiaoxue007@126.com