（材料学专业论文）明胶—蒙脱土的插层及其相互作用研究.pdf

摘要 明胶是一种从动物组织中提取的蛋白质，由1 8 种氨基酸组成，分子链上有 大量不同的官能团，尤其以o h 、_ n h 2 和c 0 0 h 为多；蒙脱土是一种天然 的层状硅酸盐，片层和层间的离子和基团也很复杂，具有多种反应位点。因此， 明胶与蒙脱土反应形成插层复合物时，会发生各种不同的相互作用，如离子键合、 配位络合、范德华力以及疏水作用等。 本论文利用单官能团小分子十二醇、十二胺和十二酸，模拟o h 、- n h 2 和 c o o h 与蒙脱土的插层相互作用，借助于x r d 、f t i r 和t e m 等手段研究了 三者在明胶插层蒙脱过程中的作用大小；用单一官能团的大分子与蒙脱土插层 复合以考察官能团数目对插层的影响。通过改变反应条件( 如反应时间、反应温 度、超声分散、浓度、离子强度、乙醇和p h 值) 研究明胶在蒙脱土上的吸附， 同时研究了各因素对插层的影响。对明胶一蒙脱土插层的热力学过程进行了分 析，确定了适宜的插层反应条件。最后讨论了明胶和蒙脱土分别修饰后对插层的 影响。 实验结果表明，o h 、- n h 2 、一c o o h 与蒙脱土相互作用的大小顺序为： c o o 一 n h 3 + 一o h 一c o o h 。聚乙烯醇、聚丙烯酸钠与蒙脱土的插层 效果不好，说明过多的单一反应基团并不能达到更好的插层效果。除温度外，其 它因素对吸附和插层的影响趋势一致，明胶在p h 值位于其等电点时吸附量达最 大值，插层效果也最好，但在p h 值高于等电点的一定范围内依然能够插层：吸 附量随温度的升高而减小，而蒙脱土的层间距却逐渐增大。推测其插层过程应以 熵驱动为主，受温度影响显著。水杨醛和甲醇分别对明胶的氨基和或羧基进行 修饰，再进行插层，修饰明胶蒙脱土复合物的层间距都在3 r i m 以上。十二烷基 硫酸钠或赖氨酸修饰蒙脱土后，再与明胶插层复合，效果不如未修饰的蒙脱土好， 说明蒙脱土的修饰不适合于明胶一蒙脱土的插层体系。 关键词：明胶蒙脱土插层吸附相互作用 a b s t r a c t g e l a t i ni sak i n do f p r o t e i ne x t r a c t e df r o ma n i m a lt i s s u e s ，w h i c hc o n s i s t so f l8 k i n d so fa m i n oa c i d s t h e r ea r em a n yk i n d so ff u n c t i o n a lg r o u p so nt h ec h a i n so f g e l a t i n ，e s p e c i a l l y o h ，n h 2a n d - - c o o h m o n t m o r i l l o n i t e ( m m t ) i s ak i n do f n a t u r a ll a y e r e ds i l i c a t e 1 1 1 ei o n sa n dg r o u p so f l a y e r sa n di n t e r l a y e r sa r ea l s oc o m p l e x a n dm m th a sm a n yr e a c t i v es i t e s s o m a n yr e a c t i o n sw i l lt a k ep l a c ed u r i n gt h e i n t e r c a l a t i o no fg e l a t i n - 删t s u c ha si o n i cb o n d ，c o o r d i n a t i o n ，v a nd e r 删sa n d l w d r o p h o b i c i n t e r a c t i o n s m t h i sp a p e r , t h ei n t e r c a l a t i v ei n t e r a c t i o no f 一0 h ，n h 2a n d c o o hw i t h m m tw e r es i m u l a t e db ym o n o f u n c t i o n a ll o wm o l e c u l e s ，s u c ha s l a u r y la l c o h o l ， l a u r y l a m i n ea n d1 c u r i ea c i d w i t ht h ea i do fx r d f r n ra n dt e m ，t h ei n t e r a c t i v e s t r e n g t h so f t h et h r e eg r o u p s w i t hm m tw e r es t u d i e d m e a n w h i l e ，p o l y m e r st h a th a v e o n l yo n ef u n c t i o n a lg r o u pw e r ei n t e r e a l a t e dw i t hm m t t oi n v e s t i g a t et h ee r i e c to f f u n c t i o n a ln u m b e r s t h ea d s o r p t i o no fg e l a t i no nm m tw a si n v e s t i g a t e dk i n d e r d i 虢r e n tc o n d i t i o n s ( s u c ha sr e a c t i v et i m e r e a c t i v et e m p e r a m r e u l t r a s o n i cd i s p e r s a l c o n c e n t r a t i o n i o n i cs t r e n g t h ，a l c o h o la n dp h l t h ei n t e r c a l a t i o ne f f e c t e db yt h e s e f a c t o r sw a sa l s os t u d i e d a n dt h e t h e r m o d y n a m i cp r o c e s s o f g e l a t i n m m t i n t e r c a l a t i o nw a sa n a l y z e d 1 1 l eo p t i m u mi n t e r e a l a t i v ec o n d i t i o n sw e r ed e t e r m i n e d f i n a l l y , t h e e f f e c to ft h em o d i f i c a t i o no fg e l a t i no rm m to ni n t e r c a l a t i o nw a s d i s c u s s e d t h er e s u i t si n d i c a t e dt h a ti n t e r a c t i o nf o l l o w e dt h es e q u e n c e ：- - c o o 一 n h t + 一o h _ c o o h t h a tp o l y ( v i n y la l c o h 0 1 ) a n ds o d i u mp o l y ( a c r y l i ca c i d ) d i dn o t i n t e r c a l a t ei n t om m t i n t e r l a y e r s s u g g e s t i n ge x c e s s i v eo n ef u n c t i o n a lg r o u pi s n o t b e n e f i c i a lf o ri n t e r c a l a t i o n n l ei n t e r c a i a t i o ne f f e c t e d b yt h e f a c t o r s e x c e p t f o r t e m p e r a t u r ea c c o r d e dt ot h a to fa d s o r p t i o n t h em a x i m u m o fg e l a t i na d s o r b e dw a s o b t a i n e da ti s o e l e c t r i cp o i n t ( i e p ) o fg e l a t i n ，a n di n t e r l a y e rs p a c i n go fm m ti st h e l a r g e s t b u tg e l a t i nm a c r o m o l e c u l e sc o u l ds t i l li n t e r c a l a t ei n t om m t a tp ha b o v ei e p t h ea d s o r p t i o na m o u n td e c r e a s e dw i t l lt h et e m p e r a t u r er a i s i n g b u ti n t e r l a y e rs p a c i n g o fm m t e n l a r g e dg r a d u a l l y 刀皓i n t e r c a l a t i v ep r o c e s sw a sc o n s i d e r a t e db yc o n t r o lo f e n t r o p ym a i n l y a n di n f l u e n c e d b yt e m p e r a t u r en o t a b l e l y g e l a t i n m o d i f i e d b y s a l i c y l a l d e h y d ea n d o rm e t h a n o lc o u l ds t i l l i n t e r c a l a t ei n t om m t i n t e r l a y e r s t h e i n t e r c a l a t i v es p a c i n g sa r ea 1 1a b o v e3 r i m g e l a t i nc o u l di n t e r c a l a t ei n t om m t 也a tw a s m o d i f l e db ys o d i u l nd o d e c y ls u l f a t eo rl y s i n e ，b u tt h ei n t e r c a l a t i v ee f f e c ti sn o ta s g o o da sb n l n o d i f l e dm 仃s u g g e s t i n g t h a tm m tm o d i f i e db yl o wm o l e c u l e si sn o t s u i t a b l ef o rt h es y s t e mo f g e l a t i n - m m t i n t e r e a l a t i o n k e y w o r d s ：g e l a t i n m o n t r n o r i l l o n i t ei n t e r c a l a t i o n a d s o r p t i o n i n t e r a c t i o n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨洼盘茎或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：碾勿磊 签字日期：”。印年，月7 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盘趑鲎有关保留、使用学位论文的规定。 特授权鑫洼盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：袄红磊 导师签名：蔫匆龋 签字日期：丑呼年，月7 日签字日期：瑚牛年f 月6 日 第章绪论 1 1 引言 第一章绪论 随着现代科学技术的发展，人们对材料的性能要求日趋多样化，单一的材料 往往难以满足各种不同的要求。复合材料已成为新材料革命的一个重要方向。“复 合技术”则是新材料科学与技术工程发展的重点。 “纳米复合材料”( n a n o c o m p o s i t e s ) 是上世纪8 0 年代初由r o y 1 1 等提出来 的，与单一相组成的纳米结晶材料和纳米相材料不同，它是由两或两种以上的吉 布斯固相至少在一个方向以纳米级大小( 1 l o o n m ) 复合而成的复合材料。由 于纳米分散相大的比表面和强的界面相互作用，纳米复合材料表现出不同于一般 宏观复合材料的力学、热学、电、磁和光学性能。不仅如此，纳米复合材料还可 能具有原组分不具备的特殊性能或功能，为设计和制备高性能多功能新材料提供 了新的机遇肛j 。 聚合物层状硅酸盐插层纳米复合材料的制各是当前材料科学领域研究的热 点之【3 j 。它是通过物理或化学方法将高分子插层于层状结构的硅酸盐( 主要是 蒙脱土) 片层中，形成新型的纳米复合材料。与常规的聚合物基复合材料相比， 较少的填料就可获得相当高的强度与模量，较好的韧性和小分子阻隔性能，同时 材料的热性能等其它性能也有较大提高。插层复合技术也将对天然高分子材料的 发展起重要的推动作用，从而开辟明胶等蛋白质类材料高性能化的新途径。 1 ，2 聚合物层状硅酸盐纳米复合材料 1 2 1 聚合物层状硅酸盐纳米复合材料的制备 1 2 1 1 聚合物层状硅酸盐纳米复合材料的发展概况 1 9 8 7 年日本丰田公司的研究小组报道成功地制备了n y l o n 6 c l a y 纳米复合 材料，实现了无机纳米相均匀分散、无机隋机强界面结合、自组装，和具有较 常规聚合物无机填料复合材料无法比拟的优点f 如优异的力学、热学性能和气体 阻隔性能等) ，因此，聚合物层状硅酸盐( p o l y m e r l a y e r e ds i l i c a t e ，p l s ) 纳米复合 材料备受关注。国内外对p l s 纳米复合材料的研究异常活跃，美国c o m e l l 大学、 m i c h i g a n 州立大学、日本丰田研究发展中心和中国科学院化学所等制备出 n y l o n 6 、p s 、p e t 粘土等p l s 纳米复合材料，并在其基础理论和应用开发方面 第一章绪论 取得一系列重要进展：在p l s 纳米复合材料的商业化产品开发方面，有丰田公 司( t o y o t a ) ，宇部公司( u n i t s i k a ) ，美国的南方粘土公司( s o u t h e m c l a y ) ， n a n o c o r 公司以及中国北京的联科( n e w n a n o ) 纳米公司等 4 】。 1 2 1 2 聚合物屡状硅酸盐纳米复合材料的制备方法 制备p l s 纳米复合材料的各种方法统称为插层复合法( i n t e r c a l a t i o n c o m p o u n d i n g ) 。它是将单体或聚合物以液体、熔体或溶液的方式插入经插层剂处 理后的层状硅酸盐片层之间，进而破坏硅酸盐的片层结构，使其剥离成厚度为 l n m 的基本单元，并均匀分散在聚合物基体中，以实现高分子与粘土在纳米尺度 上的复合。按照复合法可分为两大类： ( 1 ) 插层聚合法( i n t e r c a l a t i v ep o l y m e r i z a t i o n ) 即先将聚合物单体分散、插层 进入层状硅酸盐片层中，然后引发原位聚合，利用聚合时放出的大量热 量，克服硅酸盐片层间的库仑力，从而使硅酸盐片层以纳米尺度与聚合 物基体复合。 ( 2 ) 聚合物插层( p o l y m e ri n t e r c a l a t i o n ) 即将聚合物熔体或溶液与层状硅酸 盐混合，利用力化学或热力学作用使层状硅酸盐剥离成纳米尺度的片层 并均匀分散在聚合物基体中。 按照聚合反应类型的不同，插层聚合可分为插层缩聚和插层加聚两种类型。 聚合物插层又可分为聚合物溶液插层和聚合物熔融插层两种，制备流程见图1 1 所示。 图1 1 插层复合法制备p l s 纳米复合材料的流程示意图 从聚合物分子的来源和实施的途径来分，聚合物层状硅酸盐纳米复合材料 可归纳为四大类： ( 1 ) 聚合物熔融直接插层 聚合物熔融插层是聚合物在高于其软化温度下加热，在静态条件或剪切力作 第一章绪论 用下直接插层进入蒙脱土的硅酸盐片层间，该方法具有以下显著的优点：适用 面广，不同极性或结晶度的聚合物，如聚苯乙烯、聚乙烯、聚硅氧烷等均可用此 法制得插层复合物；工艺简单；不使用溶剂，环境效益好，成本较低，是插 层方法研究的热点。但此方法对插层剂的选择和处理工艺有较高的要求。利用聚 合物熔体直接插层的方法制备聚合物层状硅酸盐纳米复合材料时，起始状态是 聚合物熔体和有机粘士，终结状态为聚合物分子链插入层状硅酸盐片层之间形成 的纳米复合材料，制备过程见图1 - - 2 。 图1 2 聚合物大分子熔体插层工艺示意图 ( 2 ) 聚合物溶液直接插层 聚合物溶液插层是大分子链在溶液中借助于溶剂而插层进入硅酸盐片层间， 然后再挥发除去溶剂。这种方式需要合适的溶剂来同时溶解聚合物和分散粘土， 且大量回收溶剂困难，易造成环境污染。利用大分子溶液对有机粘土直接插层的 过程可分为两个步骤：溶剂小分子首先对有机粘士插层，进入层状硅酸盐层间： 然后聚合物大分子对有机粘土层间的插层溶剂分子进行置换，最终得到聚合物插 层的纳米复合材料，图1 3 是溶液插层工艺示意图。 图1 3 聚合物大分子溶液插层工艺示意图 ( 3 ) 单体插层原位本体聚合 利用单体插层原位本体聚合方法制备p l s 纳米复合材料的过程分为两个主 要步骤：第一步是聚合物单体对层状硅酸盐的插层过程；第二步是单体在有机粘 土层间和外部的原位本体聚合过程，工艺流程见图l 一4 。 第一章绪论 图1 4 单体插层原位本体聚合制备p l s 纳米复合材料工艺示意图 ( 4 ) 溶液插层原位溶液聚合 在聚合物溶液插层原位溶液聚合的工艺中，有两个主要步骤：溶n d , 分子和 聚合物单体对有机粘土的插层过程；以及聚合物单体在层状硅酸盐层间及溶液中 的原位聚合反应，制备工艺如图1 5 所示。 图1 - 5 溶液插层原位聚合制各p l s 纳米复合材料工艺示意图 后两种方法可合称为插层聚合法，它不能连续生产，选择溶剂困难，而且反 应条件苛刻，在实际生产中使用的不多。 1 2 1 3 聚合物层状硅酸盐纳米复合材料的种类 根据复合物的微观结构，特别是蒙脱士等硅酸盐片层间是否插层有聚合物分 子链，可以把复合物分成四种类型1 5 】，如图1 6 所示。 ( 1 ) 相容性差的粒子填充复合物。 ( 2 ) 普通的微粒填充复合物。 ( 3 1 插层型( i n t e r c a l a t e d ) 纳米复合材料。 ( 4 ) 剥离型( e x f o l i a t c d ) 纳米复合材料。 在第一类复合物中，层状硅酸盐颗粒分散于聚合物基体中，但聚合物与硅酸 盐粒子的接触仅局限于其颗粒表面，聚合物没有进入颗粒的片层中；第二类复合 物中，聚合物进入层状硅酸盐的颗粒，但没有插层进入硅酸盐片层中，它比第 类复合物分散更均匀，相容性较好，但还不是插层复合物；在插层型p l s 纳米 第一章绪论 复合材料中，聚合物插层进入硅酸盐片层间，片层间距虽有所扩大，但片层仍具 有一定的有序性；在剥离型纳米复合材料基体中的是一片一片的硅酸盐单元片 层，硅酸盐片层可能以完全混乱的无序状态存在，也可以一定的有序状态存在， 此时片层与聚合物实现了纳米尺度上的均匀混合。相比于其它三类复合类型，剥 离型p l s 纳米复合材料具有很强的增强效应，是理想的强韧型材料，因而是p l s 复合材料追求的目标，但在实际生产中，很少能达到完全剥离的情况，大多是第 三类插层型纳米复合材料。 圈圜 h 静- 抽鞠) 矗i k 一n 蝴 a 矗由耐曩蠢球黼 蠹脯蚰商峙轴蝻辩国蚺目时 图1 6 聚合物一蒙脱土复合材料的结构类型示意图 p l s 纳米复合材料在理论上也具有重要意义，它本身的结构特点为高分子凝 聚态物理问题中受限链和聚合物刷子提供了基本模型。插层型p l s 纳米复合材 料是聚合物链高度受限于二维空间的理想模型，这种复合材料中的硅酸盐片层间 距( d ) 远小于高分子的末端距( i 沁) ，即d r g 。在插层型p l s 纳米复合材料 这样一个理想的模型系统中可以用普通的研究分析手段来探索高分子在受限环 境中的动态行为，如用示差扫描量热法( d s c ) 、固体核磁共振( n m r ) 、粘弹 谱等。而剥离型纳米复合材料则是高分子链末端连接在硅酸盐片层表面上的聚合 物刷子。所以对这两类纳米复合材料结构以及静态、动态行为的深入研究，有可 能对受限链的动态行为、聚合物刷子的链构象行为、进而对两亲型嵌段共聚物和 近晶型液晶的微观相变行为的研究起到新的推动作用【6 j 。 1 2 2 蒙脱土结构简介 在自然晃中，有很多的无机矿物具有层状结构，例如石墨、云母、金属氧化 5 第一章绪论 物以及层状硅酸盐等，这些层状矿物质的片层之间的重复间距一般介于几个埃 ( 如石墨) 到十几个埃( 如蒙脱土) 之间。到目前为止，能够在p l s 纳米复合 材料中得到应用的有蒙脱土、高岭土、海泡石等少数几种属于层状硅酸盐的矿物 质。这是因为层间可交换阳离子数即离子交换容量( c e c ) 并不是越高越好。有 很多无机物具有与蒙脱土相近的片层结构，片层也带负电性，片层间也吸附有阳 离子，但它们不容易与聚合物插层形成纳米复合材料，如果无机物的离子交换容 量太高，极高的层间库仑力使得无机物片层间的作用力过大，不利于大分子链的 插入；如果无机物的离子交换容量太低，无机物不能有效地与聚合物相互作用， 不足以保证无机物与聚合物基体的相容性，同样不能得到插层纳米复合材料。蒙 脱土( m m t ) 的c e c 通常在6 0 1 2 0 m e q 1 0 0 9 范围内，是一个比较合适的离子 交换容量，再加上低廉的价格、优良的性能，成为制备p l s 纳米复合材料的首 选矿物。 o x l , 觏 0 0 1 1 o 4 并 赫 图1 7 蒙脱土的结构示意图 奠翱赫簟 稿曩 誓# 蒙脱土的化学式为：n a o7 ( a 1 33 m g o7 ) s i 8 0 2 0 ( o 叼4 n h 2 0 ，属于2 ：1 型层状 硅酸盐，即每个单位晶胞由2 个硅氧四面体晶片中间夹着一个铝氧八面体晶片构 成三明治状结构，二者之间靠共用氧原子连接，这种四面体和八面体的紧密堆积 结构使其具有高度有序的晶格排列，每层厚度约为l n m ，具有很高的刚度，层间 不易滑移，其结构见图1 7 。通过电镜可观察到它的层状聚集结构，一般粉末 尺寸在o 1 1 0 p m 之间，它是由一些被称为粒子的单元组成，而粒子单元由一些 结实的薄片构成。粒子单元厚为8 1 0 r i m ，而薄片厚度只有0 9 6 一l n m 。因此， 每个粒子单元大约包含有8 个薄片，或者说有1 6 个面，见示意图1 8 所示。 6 第一章绪论 图1 - - 8m m t 的层状聚集结构 蒙脱土中的同晶置换极为普遍，如a l ”和p ”可以在一定限度内置换四面体 中的s i 4 十，m 一、f e 2 + 等可置换八面体中的a r ，因此在这些l n m 厚的片层表面 产生了过剩的负电荷。为了保持电中性，这些过剩的负电荷通过层问吸附阳离子 来补偿。蒙脱士片层间通常吸附有n a 上，k 十，ca _ ”，m f + 等水合阳离子，它们很 容易与有机或无机阳离子进行交换，使层间距发生变化。正是由于同晶取代而使 蒙脱土带有永久电荷，片层表面呈负电性。 另一方面，在蒙脱土片层的边缘是铝羟基和硅醇基团，它在不同的p h 环境 中表现出不同的荷电状态。在低p h 值时，即酸性时带正电荷，在高p h 值时， 即碱性条件下则带负电荷，正因为如此，蒙脱土片层的聚集状态也随p h 值的不 同而改变，片层边缘的零电荷点的p h 值在5 左右。因此在不同的p h 值环境中， 蒙脱土的聚集状态可分为三种方式：边一边、边一面和面一面，见图1 - - 9 】。蒙 脱土具有复杂的表面，片层的硅氧基是疏水性的，对疏水烷基铵阳离子饱和的蒙 脱土进行接触角测试就证明了这一点，它的亲水性是由于电荷补偿阳离子，即 l e w i s 酸( 如n a + 、c a 2 + 、m 9 2 + 等) 水合引起的【8 j 。 图l 一9 蒙脱土粒子的不同聚集方式 第一章绪论 1 2 3 聚合物层状硅酸盐纳米复合材料的性能 p l s 纳米复合材料的物理力学性能与常规聚合物基复合材料相比，具有如下 优点 9 1 ： ( 1 ) 较传统的聚合填充体系重量轻，只需很少重量分数的填料即可具有很 高强度、模量、韧性和阻隔性能，而常规纤维、矿物填充的复合材料需 要高的多的填充量，且各项性能指标不能兼顾。 ( 2 ) p l s 纳米复合材料具有优良的热稳定性以及尺寸稳定性。 ( 3 ) 力学性能有望优于纤维增强聚合物体系，因为层状硅酸盐可以在二维 方向上超到增强作用。 ( 4 ) p l s 纳米复合材料膜由于硅酸盐片层平面取向，因此有优异的阻隔性 能，并且容易回收，属于环境友好材料。 1 2 4 聚合物层状硅酸盐纳米复合材料理论的研究现状 1 2 4 1 插层过程的热力学分析 聚合物对层状硅酸盐的插层及其层间溶胀过程是否能自发进行，取决于该过 程中自由能的变化( a g ) 是否小于零。即若a g 0 ，则此过程能自发进行，对 于等温过程，有以下关系： g = h t s( 1 1 ) 式中e 一自由能变化：a h 焓变； 卜绝对温度；s 一熵变。 要使a g 0 ，则需要a h t a s( 1 2 ) 满足式( 1 - 2 ) 的条件有如下二类过程和三种形式： 放热过程( a ) a h 0 ( b ) a h t s 0 吸热过程( c ) o a h t a s 其中焓变a h 主要由单体或聚合物分子与层状硅酸盐之间相互作用的强弱程度 以及单体在层间聚合所产生的焓变所决定；而熵变a s 则和溶剂分子、单体分子 及聚合物链的约束状态以及单体在层间聚合所产生的熵变有关。 以大分子溶液直接插层为例，其过程分为两个步骤：溶剂分子插层和高分子 对插层溶剂分子的置换。对于溶剂分子的插层过程，部分溶剂分子从自由状态变 为层问受约束状态，熵变a s i 0 ，所以有机土的溶剂化热a h l 是决定溶剂分子 插层步骤的关键，若a h l t a s l 0 ，只有满足放热过程a h 2 0 或吸热过程o 7 5 ，大大优于现有的远红外保健材料，而成本远低 于售价。随着研究的深入开展，会有越来越多的p l s 纳米复合材料应用于食品 包装、染料罐、电子元器件、汽车、航空等方面；此外，蒙脱土作为药物已经商 品化了( 如治疗腹泻的思密达) ，与生物材料复合的可降解材料有望在生物医药 领域获得更大的发展，为人类的生活提供性能优异的新材料【9 。 1 3 蛋白质与粘土作用的研究进展 1 3 1 明胶材料简介 1 3 1 1 明胶的组成 第一章绪论 4 明胶是由1 8 种氨基酸组成的水溶性多肽，根据不同的提取方法，明胶分为 酸法明胶( 即a 型明胶) 和碱法明胶( 即b 型明胶) ，因为工艺的不同使明胶的 成分略有不同，b 型明胶分子链上具有更多的羧基，其等电点( i e p ) 在p h = 4 7 - 5 ， 而a 型明胶分子链含有较多的氨基，i e p 在p h = 7 - 9 1 5 1 。明胶中各氨基酸含量及 其p k 值见表i - - 2 。正因为氨基酸的两性性质使明胶成为两性聚电解质。 表1 2 明胶中各氨基酸的含量及其p k 值 注：括号内为对应的英文缩写符号； 氨基酸的电离式。 噼i 眦。o n 等噼i h - - c o o - 杀一f o o - r k l r k 2 r 第一章绪