基于纳米纤维素的功能材料制备及其应用

发布时间：2018-02-11 05:03

  本文关键词： 纤维素纳米晶 纤维素纳米线 分散染料微胶囊 纤维素纳米线气凝胶 超吸水性能　出处：《东华大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：纤维素作为自然界中储存量最大而且分布最广的天然高分子,是人类还未充分加以利用的宝贵的可再生资源。纳米纤维素是近年来高效开发纤维素的方式之一,它具有着很多独特的优点,比如高结晶度和机械强度、较大的比表面积以及优异的可生物降解性和生物相容性等,因此在医药缓释、纸张制造、吸附催化以及能源材料等领域有着良好的应用前景。本文首先以微晶纤维素(MCC)为原料,在水热条件下采用盐酸水解法制备出纤维素纳米晶(CNCs)。通过透射电镜表明,CNCs呈现出长为200-300 nm、宽为10-50 nm的棒状晶体结构。再将其作为纳米颗粒稳定剂来制备Pickering乳液,然后通过六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和乙二胺在油水界面发生聚合而得到聚脲壁材的分散染料微胶囊。通过扫描电镜和粒径测试表明,分散染料微胶囊呈现出直径为30μm左右的不规则椭圆状球体;通过红外测试表明,HDI已经完全反应;通过热重分析表明,分散染料微胶囊的初始分解温度为200℃,完全可以达到分散染料高温高压染色的要求。最后将制备的分散染料微胶囊用于涤纶织物的高温高压染色,达到了优良的染色性能。通过染色性能测试表明,分散染料微胶囊染色布样的摩擦牢度和水洗牢度都好于常规分散染料染色的布样,而且染色废水的污染程度远远低于常规染色,实现了分散染料的无污染清洁染色。另外,本文还采用羧基改性的纤维素纳米线(CNF)为基材,通过溶胶凝胶和冷冻干燥的方法制备出了高机械强度的化学交联的超吸水性CNF气凝胶。通过透射电镜表明,CNF呈现出直径为10-30nm、长为几微米甚至十几微米的线状结构。通过扫描电镜表明,CNF气凝胶内部为片状纤维组成的多孔网络结构,其中孔径的大小在10-50μm之间,密度最低可以达到7.55 mg.cm~(-3),孔隙率可以高达99%以上。通过比表面积测试表明,CNF气凝胶还具有较大的比表面积(9.35 m~2.g~(-1))。通过吸水性能测试表明,这种化学交联的纤维素气凝胶具有优越的吸水性能和循环使用性能,它们的吸水值最高可以达到107g.g~(-1),而且至少能够循环使用20次,20次之后的吸水值还能够达到初始吸水值的95%以上。
[Abstract]:Cellulose, as the largest and most widely distributed natural polymer in nature, is a valuable renewable resource which has not been fully utilized by human beings. Nanocellulose is one of the efficient ways to develop cellulose in recent years. It has many unique advantages, such as high crystallinity and mechanical strength, large specific surface area, excellent biodegradability and biocompatibility, and so on. Adsorption catalysis and energy materials have good application prospects. Firstly, microcrystalline cellulose (MCCs) is used as raw material. Cellulose nanocrystalline CNCs were prepared by hydrochloric acid hydrolysis under hydrothermal conditions. Transmission electron microscopy (TEM) showed that the nanocrystalline Pickering emulsion was composed of nanocrystalline nanocrystals of 200-300 nm in length and 10-50 nm in width. Then the disperse dye microcapsules of polyurea wall material were obtained by polymerization of hexamethylene diisocyanate (HDI) and ethylenediamine at the oil-water interface. The disperse dye microcapsules showed irregular ellipsoidal spheres about 30 渭 m in diameter, and the initial decomposition temperature of disperse dye microcapsules was 200 鈩，

本文编号：1502265