纤维素纳米纤丝基疏水复合膜材料的制备

发布时间：2025-04-01 06:44

　　随着科学技术的进步,人们对于特种材料的需求也越来越迫切,但是以石油化工为代表的传统化工材料,面临着污染严重且不可持续发展的问题,因此,高效开发利用绿色环保、可持续发展的生物质材料成为近些年来的研究热点。作为一种储量丰富、绿色可持续发展的生物质材料,纳米纤维素因其存在亲水性官能团而影响了其在膜材料领域的高附加值利用。针对此问题,本论文以纤维为原料,首先采用机械处理方法制备了纤维素纳米纤丝,然后用无机材料构建的微纳米凸起方法与纤维素纳米纤丝混合成膜,并利用化学气相沉积法修饰膜表面低表面能的疏水物质,从而得到了疏水复合膜材料。通过官能团、接触角、力学性能及其微观结构等测试分析表征了制备所得的疏水复合膜材料。主要研究结果如下:（1）利用高压微射流均质机对纤维原料进行了机械处理,制备得到了纤维素纳米纤丝（Cellulose nanofibrils,CNFs）。机械处理次数的增加,有利于提高CNF的纤丝尺寸均一性,但机械处理次数的增加会相应增加能耗。制备所得的CNF的纤丝直径尺寸范围为20～25 nm。随着纳米纤丝化的进行,纤维素纳米纤丝热稳定性都有所下降,能产生最大热降解速率的温度为363℃左右。...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1接触角示意图

接触角即液体与固体接触时产生的夹角[82,83]。当一滴液滴滴在固体表面时,并且液滴不在其固体表面发生伸展,而是可以在固体表面形成球状或者类似球状的液滴[84,85],当固,液,气三相到达平衡时,在三相交界的公共点处沿气液界面做切线,此切线与固液界面的夹角称为接触角,通常使用θ表....

图2.2纤维素的红外分析结构谱图

(3)纤维素纳米纤丝官能团的分析检测红外样品常用制备方法:压片法、糊状法、涂膜法、液体池法、气体样品分析。本实验采用红外光谱仪(ALPHA)涂膜法进行测试,其光谱范围为7800～350cm-1;分辨率为0.8cm-1;信噪比为40000:1。取一片2cm2左右大小的实验样品放....

图2.1纤维素的XRD结构谱图

(1)纤维素纳米纤丝结晶度的分析检测X射线衍射法（XRD）测定纤维素的结晶度是利用X射线照射样品,结晶结构的物质会发生衍射,具有特征的X射线衍射图。取测试样品纤维原料进行抄片成纸,CNF-5、CNF-10、CNF-15悬浮液使用喷雾干燥成粉末,然后使用X-射线衍射仪（D8ADVA....

图2.3纤维原料及其制备的CNF-5、CNF-10、CNF-15的XRD图。

2.2.1纤维素纳米纤丝结晶度的分析表征纤维素的结晶区占纤维素整体的百分比为纤维素的结晶度,而纤维素的结晶区是指在纤维素分子链有规则的排列的区域,并且其排列致密、定向良好。而结晶度也是决定纤维素的力学性能的主要因素,使用X-射线衍射可以研究本实验原料在处理前后的晶型和结晶度的变....

本文编号：4039082