塑料具有质轻、耐用、成本低和易成型加工等优点,已成为目前最受欢迎的包装材料。但塑料包装材料缺少回收利用的价值,使用后,绝大部分被丢弃在环境中,由于难降解处理而造成严重的环境污染现象。因此,以天然生物可降解物质为基体制备可降解、可食用的新型包装材料,对于可持续发展具有极其重要的意义。明胶是胶原的部分水解产物,来源广泛,价格低廉,具有良好的生物相容性和可降解性。但是,明胶的成膜性、机械性能及抗水性较差。壳聚糖具有成本低、生物相容性好、可生物降解、抗菌等优点,但其阻水汽性较差。明胶与壳聚糖混合可互相取长补短,改善明胶成膜性及机械性能差的缺点,并赋予复合膜良好的抗菌性。本论文以明胶及壳聚糖为复合膜原料,系统研究了壳聚糖含量对明胶–壳聚糖复合膜结构和性能的影响,优化了复合膜中壳聚糖的最佳含量。X射线衍射(XRD)分析、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析、扫描电镜(SEM)分析、透光性、热重分析表明明胶分子与壳聚糖分子之间存在相互作用,明胶与壳聚糖之间具有良好的相容性。研究了壳聚糖含量及环境相对湿度对明胶–壳聚糖复合膜吸湿率的影响。结果表明,随壳聚糖含量的提高,明胶–壳聚糖复合膜的吸湿率增大;随着环境相对湿度增大,明胶膜、壳聚糖膜及明胶–壳聚糖复合膜的吸湿率均增大。研究了壳聚糖含量对明胶–壳聚糖复合膜拉伸性能的影响。综合所研究的各项性能,发现复合膜中壳聚糖含量为50%时,复合膜的性能较好。为了改善明胶–壳聚糖复合膜的物理机械性能,以50/50(质量比)明胶/壳聚糖制备明胶–壳聚糖复合膜,分别用亲水性改性剂和疏水性改性剂对明胶–壳聚糖复合膜进行物理改性,研究了改性剂对明胶–壳聚糖复合膜结构和性能的影响。用甘油、山梨醇、PEG 200、PEG 400、PEG 800等多元醇作为亲水性改性剂,研究了多元醇类型及含量对明胶–壳聚糖复合膜结构和性能的影响。用XRD、SEM研究了不同多元醇对明胶–壳聚糖复合膜结构的影响。用Peleg提出的数学模型研究相对湿度43%和75%时复合膜的吸湿动力学。分别用Flory-Huggins模型、Oswin模型、BET(Brunauer-Emmett-Teller)模型、GAB(Guggenheim-Anderson-de Boer)模型拟合了多元醇改性明胶–壳聚糖复合膜的吸附等温线。结果表明,BET模型、GAB模型能够精确拟合实验中所有的吸附等温线。通过测试不同多元醇对明胶–壳聚糖复合膜的透光性、接触角、吸湿性、透水汽性、拉伸性能、水溶性、自然降解性等性能的影响,研究多元醇种类及含量对明胶–壳聚糖复合膜性能的影响,综合考虑各项性能,确定明胶–壳聚糖复合膜可采用PEG 200作增塑剂,其含量为20%,或采用甘油作增塑剂,其含量为30%。用葵花籽油作为疏水性改性剂,研究了葵花籽油含量对明胶–壳聚糖复合膜结构和性能的影响。结果表明,明胶及壳聚糖与葵花籽油的相容性较差,葵花籽油的加入使复合膜的透光性、吸湿率、拉伸强度、断裂伸长率、自然降解率、透水汽性及亲水性下降。为了降低明胶–壳聚糖复合膜的水溶性及透汽性,用转谷氨酰胺酶(TGase)催化交联含有20%PEG 200的明胶–壳聚糖溶液,研究TGase用量对复合膜结构和性能的影响。结果表明,TGase催化交联后,明胶–壳聚糖复合膜的平衡吸湿率下降,吸附等温线下移,透汽性下降,接触角增大,表明TGase催化交联能提高明胶–壳聚糖复合膜的阻水性能。随TGase用量提高,复合膜的水溶性、溶胀比、自然降解率下降。随TGase用量提高,复合膜的拉伸强度和断裂伸长率均出现先增大后减小的趋势。从交联程度对结构与性能的影响解释了这些现象。用0.6%TGase催化交联后的复合膜包装新鲜葡萄,起到了较好的保鲜效果。本论文的创新点在于:1.深入探讨了增塑剂的分子结构对明胶–壳聚糖复合膜聚集态结构的影响、复合膜的结构对性能的影响,从增塑剂分子与明胶分子和壳聚糖分子间的相互作用,以及增塑剂分子对明胶分子和壳聚糖分子间相互作用的影响,阐述了增塑剂对明胶–壳聚糖复合膜的增塑机理。2.用多种吸附等温线模型拟合多元醇增塑明胶–壳聚糖复合膜的吸附等温线,发现BET模型、GAB模型能够精确拟合实验中所有的吸附等温线,BET模型、GAB模型常数能够很好地解释多元醇含量对明胶–壳聚糖复合膜透水汽性的影响。3.用TGase催化交联含有20%PEG 200的明胶–壳聚糖溶液,发现交联后可以制得透水汽性显著下降的复合膜,用于包装葡萄,起到了良好的保鲜效果。