多孔性微纤化纤维素（MFC）膜的制备及性能研究
发布时间：2021-08-28 16:13
纳米纤维素是一种易生物降解、可再生的环保天然高分子材料。具有高比表面积和一定长径比的微纤化纤维素（MFC）可制备成具有独特孔隙结构和力学性能的膜材料,这种多孔的MFC膜在导电储能、分离及吸附等领域具有广阔的应用前景。本论文首先探索和优化了MFC膜的刮涂成型工艺;在此基础上,深入研究了纤维素原料羧乙基化预处理程度和机械研磨程度以及原料种类对所得MFC性质及MFC膜性能的影响,确定了最佳初始原料为漂白竹浆;最后,系统地研究了有机溶剂、干燥方式和阳离子型添加剂对MFC膜孔隙结构以及力学性能的影响。为多孔性MFC膜的制备和应用提供了理论和技术支撑。具体研究内容如下:1.探讨了刮涂成型技术制备MFC膜的可行性,该技术包括脱泡、刮膜、预干燥和热压干燥等环节。通过研究MFC悬浮液初始固含量、涂布基底和膜厚度对MFC膜性能的影响,确定了最佳的制备工艺。研究结果表明,较适宜的MFC悬浮液初始固含量为1%2%,在该浓度范围内既能保证刮涂过程的顺利进行,还可以加快干燥进程,提升制膜效率。通过实验选定芳纶纸为较适宜的涂布基底。另外,经分析MFC膜的厚度与其力学性能的关系,得出较合适的制膜...
【文章来源】：中国制浆造纸研究院有限公司北京市
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纳米纤维素膜的多孔网络结构
所得膜的孔隙率略有下降。若在机械解离之前先对纤维素原料进行酶处理，与未经预处理所得 CNFs 相比，其直径有所减小，成膜孔隙率显著降低。TEMPO 氧化预处理结合机械解离制得的 CNFs，其平均直径最小，在 5~7 nm 左这是因为该预处理可在纤维表面引入阴离子基团(羧基)，产生较强的排斥力，从而有利于纤维解离。TEMPO 氧化预处理程度越强，所得 CNFs 的电荷密度越高、平直径越小(如图 1-2 所示)，制成膜的孔隙率也最低。表 1-1 各种制备方法下纳米纤维素纤维的平均直径及其制得纳米膜的孔隙率[25]制备方法 原始浆料研磨 研磨+微流化酶法+研磨 酶法+研磨+微流化TEMPO+研磨+微流化CNFs 平均直径(nm)18000 48 ±45 15 ±6.2 38 ±21 12 ±2.4 5.7 ±0.7CNF 膜孔隙率(%)--- 12.5±1 11.6±0.8 8.9±0.6 9.8±0.4 8.8±0.3
维素(MFC)膜的制备及性能研究》b,e)为半透明膜，可明显观察到孔径变大，孔径分布曲线膜，具有孔径高达数千纳米的大孔，其孔径分布曲线(纳米纤丝的直径最好控制在 10~200 nm，当直径大于 20不匀，会造成结构缺陷[30]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米纤维素的制备及产业化[J]. 杜海顺,刘超,张苗苗,孔庆山,李滨,咸漠. 化学进展. 2018(04)
[2]基于铸涂法的高透明纳米纸的高效制备工艺[J]. 方志强,刘映尧,邝其通,胡稳,李博,陈港,况宇迪. 造纸科学与技术. 2018(02)
[3]纳米纤维素储能研究进展[J]. 卿彦,易佳楠,吴义强,吴清林,张振,李蕾. 林业科学. 2018(03)
[4]溶剂交换法制备纳米纤维素多孔薄膜及其结构表征[J]. 龙克莹,王华山,马晓红,查瑞涛. 中国造纸学报. 2018(01)
[5]纳米纤维素膜疏水化改性研究进展[J]. 杨伟胜,焦亮,愈智怀,戴红旗. 纤维素科学与技术. 2017(03)
[6]纳米微纤丝纤维素及其在造纸中的应用研究现状[J]. 占正奉,陶正毅,刘忠,陈学萍. 中国造纸. 2017(07)
[7]细菌纤维素/TiO2锂离子电池复合隔膜的研究[J]. 张崧,王玉海,石光,温钰环,徐伟彬,陈卓莉. 华南师范大学学报(自然科学版). 2017(02)
[8]天丝纤维原纤化对纸页吸液性能和孔径的影响[J]. 单洪琛,王宜,龙金,胡健. 造纸科学与技术. 2017(01)
[9]纳米纤维素的制备及其复合材料的应用研究进展[J]. 张思航,付润芳,董立琴,顾迎春,陈胜. 中国造纸. 2017(01)
[10]纳米纤维素与木浆混抄制备锂离子电池隔膜的性能研究[J]. 毛慧敏,陆赵情,何志斌,李双晓,童树华. 中国造纸. 2016(10)
硕士论文
[1]微/纳米纤维素膜的微孔结构调控及力学性能研究[D]. 闫长媛.华南理工大学 2018
[2]以木粉、罗布麻为原料的天然植物纳米纤维素及其薄膜的制备和性能研究[D]. 郭淑敏.东华大学 2017
[3]功能性细菌纤维素材料的制备及其表征[D]. 丁继业.东华大学 2016
[4]基于纳米纤维素的光电复合器件材料的可控制备与表征[D]. 史海真.华南理工大学 2014
[5]纳米纤维素基分离材料的制备与研究[D]. 余峰.东华大学 2010
本文编号：3368836
【文章来源】：中国制浆造纸研究院有限公司北京市
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纳米纤维素膜的多孔网络结构
所得膜的孔隙率略有下降。若在机械解离之前先对纤维素原料进行酶处理，与未经预处理所得 CNFs 相比，其直径有所减小，成膜孔隙率显著降低。TEMPO 氧化预处理结合机械解离制得的 CNFs，其平均直径最小，在 5~7 nm 左这是因为该预处理可在纤维表面引入阴离子基团(羧基)，产生较强的排斥力，从而有利于纤维解离。TEMPO 氧化预处理程度越强，所得 CNFs 的电荷密度越高、平直径越小(如图 1-2 所示)，制成膜的孔隙率也最低。表 1-1 各种制备方法下纳米纤维素纤维的平均直径及其制得纳米膜的孔隙率[25]制备方法 原始浆料研磨 研磨+微流化酶法+研磨 酶法+研磨+微流化TEMPO+研磨+微流化CNFs 平均直径(nm)18000 48 ±45 15 ±6.2 38 ±21 12 ±2.4 5.7 ±0.7CNF 膜孔隙率(%)--- 12.5±1 11.6±0.8 8.9±0.6 9.8±0.4 8.8±0.3
维素(MFC)膜的制备及性能研究》b,e)为半透明膜，可明显观察到孔径变大，孔径分布曲线膜，具有孔径高达数千纳米的大孔，其孔径分布曲线(纳米纤丝的直径最好控制在 10~200 nm，当直径大于 20不匀，会造成结构缺陷[30]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米纤维素的制备及产业化[J]. 杜海顺,刘超,张苗苗,孔庆山,李滨,咸漠. 化学进展. 2018(04)
[2]基于铸涂法的高透明纳米纸的高效制备工艺[J]. 方志强,刘映尧,邝其通,胡稳,李博,陈港,况宇迪. 造纸科学与技术. 2018(02)
[3]纳米纤维素储能研究进展[J]. 卿彦,易佳楠,吴义强,吴清林,张振,李蕾. 林业科学. 2018(03)
[4]溶剂交换法制备纳米纤维素多孔薄膜及其结构表征[J]. 龙克莹,王华山,马晓红,查瑞涛. 中国造纸学报. 2018(01)
[5]纳米纤维素膜疏水化改性研究进展[J]. 杨伟胜,焦亮,愈智怀,戴红旗. 纤维素科学与技术. 2017(03)
[6]纳米微纤丝纤维素及其在造纸中的应用研究现状[J]. 占正奉,陶正毅,刘忠,陈学萍. 中国造纸. 2017(07)
[7]细菌纤维素/TiO2锂离子电池复合隔膜的研究[J]. 张崧,王玉海,石光,温钰环,徐伟彬,陈卓莉. 华南师范大学学报(自然科学版). 2017(02)
[8]天丝纤维原纤化对纸页吸液性能和孔径的影响[J]. 单洪琛,王宜,龙金,胡健. 造纸科学与技术. 2017(01)
[9]纳米纤维素的制备及其复合材料的应用研究进展[J]. 张思航,付润芳,董立琴,顾迎春,陈胜. 中国造纸. 2017(01)
[10]纳米纤维素与木浆混抄制备锂离子电池隔膜的性能研究[J]. 毛慧敏,陆赵情,何志斌,李双晓,童树华. 中国造纸. 2016(10)
硕士论文
[1]微/纳米纤维素膜的微孔结构调控及力学性能研究[D]. 闫长媛.华南理工大学 2018
[2]以木粉、罗布麻为原料的天然植物纳米纤维素及其薄膜的制备和性能研究[D]. 郭淑敏.东华大学 2017
[3]功能性细菌纤维素材料的制备及其表征[D]. 丁继业.东华大学 2016
[4]基于纳米纤维素的光电复合器件材料的可控制备与表征[D]. 史海真.华南理工大学 2014
[5]纳米纤维素基分离材料的制备与研究[D]. 余峰.东华大学 2010
本文编号：3368836
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