纤维素纳米晶的提

发布时间：2020-09-27 16:50

　　从不同来源的生物质材料中提取制备的纤维素纳米晶的物理和化学性质会有一定的差异。本文采用浓H_2SO_4水解短棉绒和被囊动物海鞘制备出两种不同性质的纤维素纳米晶,然后对制备的纤维素纳米晶进行以下修饰:(1)物理修饰:多巴胺和单宁酸在碱性条件下自聚合分别形成聚多巴胺涂层和单宁酸涂层物理包覆到纤维素纳米晶表面;(2)化学修饰:采用TEMPO/NaBr/NaClO氧化体系和NaIO_4将纤维素纳米晶表面的羟基分别氧化成羧基和醛基;表面化学接枝聚酰亚胺;表面化学接枝十八胺;采用一些列表征方式如傅里叶红外光谱(FTIR)、紫外吸收光谱(UV)、X射线光电子能谱(XPS)及透射电子显微镜(TEM)等对得到的产物进行了测试。最后将不同修饰方式得到的产物应用到以下几个体系:(1)聚多巴胺物理包覆的纤维素纳米晶增强聚乙烯醇(PVA)基质:该纳米填料不仅能够提高复合材料的力学性能(当添加量为6 wt%时,拉伸强度达到最大,提高了75.8%,模量随添加量的增加不断升高,当加入量为15 wt%时,提高了221%)和材料的热稳定性(热降解温度提高了50°C),同时赋予材料紫外遮蔽效应和抗氧化性能;除此之外,观察到PVA基复合材料的氧气渗透率(OP)和水蒸汽渗透率(WVP)随着6 wt%和15 wt%纳米粒子的加入而降低。(2)聚多巴胺物理包覆的纤维素纳米晶化学接枝聚酰亚胺(PEI)增强环氧树脂(EP)基质:提高复合材料的力学性能(当填料的含量为0.75 wt%,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率均达到最大,各增大了41.7%和75%。复合材料的模量在添加为1 wt%时达到最大,增加了10%)和耐磨损性能(复合材料的摩擦系数在纳米粒子添加量为0.75 wt%时取得最小值0.68,摩擦系数降低了26.5%,同时复合材料的磨损率出现最小值,复合材料的磨损率降低了37.5%)。(3)基于海鞘纤维素纳米晶的导电可降解膜的制备:聚多巴胺包覆的氧化石墨烯作为导电物质加入至羧基化的海鞘纤维素纳米晶的基质中,采用流延成膜的方式制备复合材料。当含量为0.5 wt%时,模量和拉伸强度两者均达到最大值,分别增加了85.7%和78.9%。当填料含量增加至1 wt%时,体积电阻率大约从为10~9?.m降低为10~5?.m。
【学位单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ352.79;TB383.1
【部分图文】：

来源,纤维素

第 1 章绪论.1 纤维素纳米晶的简介纤维素是自然界提供的最丰富和可再生的天然高分子聚合物，我国每年约 1000 亿公吨纤维素[1, 2]，而且纤维素已经作为生物质资源被研究和开发十年了，由于其具有生物可降解性，低成本，高强度和高模量及特殊的物化学性质等优点，而被广泛应用于造纸行业、食品、光学添加剂、生物制业及增强聚合物基质等领域[3, 4]。纤维素普遍存在于高等植物中，如木材中 40-50%，亚麻中含有 80%，棉花中含有 90%，同时绿藻，海带和一些海物如海鞘的细胞壁中存在纤维素链，除此之外，真菌的细胞膜中也含有纤，木醋杆菌也可以将葡萄糖合成细胞外纤维素[3]，如下图 1-1 所示为纤维不同来源。

盐酸水解,机械处理,纤维素,酶水解

维素纳米晶的化学结构（A）机械处理，酶水解及盐酸水解制备水解制备；（C）TEMPO 氧化法制备；（D）乙酸水解法制备素纳米晶的结构及性质结构nnot（1819 年）[19]和 Payen（1839 年）[5]首次对纤维素进行了1926 年，CNC 的结构才明确地由 Staudinger 确定[20]。为了阐纤维素进行彻底地酸水解，随后进行甲基化反应，发现酸水物是 2, 3, 6-三甲基葡萄糖，这种化合物的存在表明纤维素大3 和 C6 位上具有自由活性的羟基[21, 22]。基于对纤维素及其衍降解反应所得到的葡萄糖和纤维二糖单元的这些结果和其他研楚地表明纤维素是由重复的 β-吡喃葡萄糖基单元构成的高分图1-3为纤维素的化学结构式。纤维素的分子结构中含有大量的具有亲水性。

子结构,纤维素,微原纤维,纤维素链

24]，可以清楚地表明纤维素是由重复的 β-吡喃葡萄糖基单元构成的高分子量线性均聚物。图1-3为纤维素的化学结构式。纤维素的分子结构中含有大量的-OH，因此纤维素具有亲水性。图 1-3 纤维素的化学分子结构（2）晶体结构已知纤维素链被生物体合成并自组装成微原纤维，而这些微纤维是由无定型区和结晶区构成的。结晶度是指结晶结构域的质量与纤维素总质量的比值，

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