静电纺CNC/CS/PVA复合纳米纤维的制备及其性能研究
发布时间：2021-12-27 19:52
本研究以木材中提取的纤维素为原料,通过优化酸水解条件,制备出形貌可控的纤维素纳米晶体（CNC）。随后,采用静电纺丝技术将CNC引入到生物官能性良好的壳聚糖/聚乙烯醇（CS/PVA）基体中,制备CNC增强的复合纳米材料,研究CNC与复合纳米材料的相互作用机制,探究最佳的纺丝工艺参数。在此基础上,对所制备的复合纳米材料表面进行化学修饰,研究修饰后电纺材料对金属离子的吸附动力学行为,从而拓宽静电纺复合纳米纤维的应用领域,主要研究结果如下:（1）利用64wt%浓硫酸,通过两种工艺条件（直接恒温水解、冰浴预反应后恒温水解）对湿态微晶纤维素（MCC）进行水解。结果表明有预反应后恒温水解所制备的CNC直径正态分布较宽,长径比较大,其平均直径为7 ± 4 nm,平均长度为106 ± 22 nm。XRD分析表明冰浴预反应后恒温水解所制备的CNC具有较好的结晶度,而干燥方式对CNC的结晶度没有影响。（2）对静电纺CNC/CS/PVA复合纳米纤维最佳纺丝条件进行研究。研究结果表明,当CS质量分数为3 wt%,PVA质量分数为12 wt%,纺丝溶液体积为60:40时,所制备的复合纳米纤维表面光滑,直径分布均匀...
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同的纤维素晶型[[3]
１．２．１静电纺丝原般基本理论??静电纺丝技术主要是借助高压直流电源产生的电场力使纺丝针头内的带电液滴在静??电力作用下形成鞭动射流（电纺）。静电纺纳米纤维材料制备如图１－３所示，即当带电??液滴表面张力低于其表面电荷斥力时，由于液滴受到合力不为零，便会在喷丝针头处形??成微小射流。这些微小射流在电场内被迅速拉伸，随着液滴内溶剂的挥发，微小射流在??接收集完全固化后形成纳米纤维。??Ｔａｙｌ〇ｒ［１６，１７］等人对带电液滴的喷射行为进行了深入的研究，并提出带电液滴液滴在??纺丝过程中主要受电场力和溶液表面张力这两种作用力的影响。随着电ｆｆｉ升高，电场力??逐渐变强，带电液滴在两种力的作用下被拉长，值得注意的是当电场力和溶液的表面张??力这两种主要作用力大小相等时，带电液滴就会形成数值是４９．３°的圆锥角，这一顶角??－３－??
子物质或纳米颗粒进一步官能化。另外，静电纺纳米纤维Ｋｆ通过调控纺丝过程参数操纵??它们的排列，堆叠和／或折叠而被组装成有序的阵列或分层结构。所有的这些特性使得??静电纺纳米纤维得到广泛的应用，如图１－４所示，静电纺复合纳米纤维的应川包括空气??过滤、电池隔膜、擦拭布、碳纤维材料、医疗应用等；静电纺丝产品还可应川于非均相??催化、环境保护、智能纺织品、表面涂层、能量收集／转化／储存、生物活性物种的包封、??药物输送，组织工程和再生医学等领域１２１１??空气过滤?水过户外防水透气??｜！１一?＃??擦拭布??ｗｍｍｓｍ??医疗应用?碳纤维材料??图１－４静电纺纳米复合纤维膜应用示例??１＿３．１吸附过滤材料领域??Ｓｔｅｐｈｅｎ１２２］借助静电纺丝法，采用丁二酸酐改性得到了具有功能化的ＣＮＣ，改性后??的ＣＮＣ表面积由３．２２?ｍ２／ｇ增大到１３．６８?ｍ２／ｇ，对二价金属铅离子和二价金属镉离子的??脱除率分别为４６．５％和４２．５％。陈世良１２３１利用静电纺丝技术结合化学改性方法制备出??表面具有金属酞菁基的功能化纳米纤维素（ＣＯＰＣ－ＮＭ）。用所制备的功能纳米纤维素处??理工业染料废水，研究表明该材料可以有效降解染料。在最佳参数下，ＣＯＰＣ－ＮＭ／Ｈ２０２??体系可使活性艳红Ｘ－３Ｂ溶液浓度降解到１０％以下。??Ｃｈｅｎｇ等［２４１以静电纺丝技术为基础，辅以热交联技术成功制备出三维多孔结构的聚??丙烯酰胺／ＣＮＣ复合纳米纤维，君？重研究了混合溶液的浓度，混合溶剂的比例及ＣＮＣ含??量对纳米纤维微观形态及结构的影响，不同组分的静电纺纳米纤维，研宄结果表明乙醇??溶剂的加入
【参考文献】：
期刊论文
[1]溶剂对静电纺聚苯乙烯纤维形貌影响及纤维薄膜性能初探[J]. 宦思琪,韩广萍,倪晓慧,刘国相,白龙,程万里. 高分子材料科学与工程. 2015(10)
[2]纳米纤维素制备及壳聚糖/NCC复合膜的性能研究[J]. 母军,汤立秋,张瑞涵. 化工新型材料. 2015(02)
[3]酞菁功能化纤维素纳米纤维的制备与表征[J]. 陈世良,胡文昱,吴金彪,林玉光,杨峰富. 杭州师范大学学报(自然科学版). 2013(06)
[4]纳米纤维素的制备[J]. 叶代勇. 化学进展. 2007(10)
本文编号：3552625
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同的纤维素晶型[[3]
１．２．１静电纺丝原般基本理论??静电纺丝技术主要是借助高压直流电源产生的电场力使纺丝针头内的带电液滴在静??电力作用下形成鞭动射流（电纺）。静电纺纳米纤维材料制备如图１－３所示，即当带电??液滴表面张力低于其表面电荷斥力时，由于液滴受到合力不为零，便会在喷丝针头处形??成微小射流。这些微小射流在电场内被迅速拉伸，随着液滴内溶剂的挥发，微小射流在??接收集完全固化后形成纳米纤维。??Ｔａｙｌ〇ｒ［１６，１７］等人对带电液滴的喷射行为进行了深入的研究，并提出带电液滴液滴在??纺丝过程中主要受电场力和溶液表面张力这两种作用力的影响。随着电ｆｆｉ升高，电场力??逐渐变强，带电液滴在两种力的作用下被拉长，值得注意的是当电场力和溶液的表面张??力这两种主要作用力大小相等时，带电液滴就会形成数值是４９．３°的圆锥角，这一顶角??－３－??
子物质或纳米颗粒进一步官能化。另外，静电纺纳米纤维Ｋｆ通过调控纺丝过程参数操纵??它们的排列，堆叠和／或折叠而被组装成有序的阵列或分层结构。所有的这些特性使得??静电纺纳米纤维得到广泛的应用，如图１－４所示，静电纺复合纳米纤维的应川包括空气??过滤、电池隔膜、擦拭布、碳纤维材料、医疗应用等；静电纺丝产品还可应川于非均相??催化、环境保护、智能纺织品、表面涂层、能量收集／转化／储存、生物活性物种的包封、??药物输送，组织工程和再生医学等领域１２１１??空气过滤?水过户外防水透气??｜！１一?＃??擦拭布??ｗｍｍｓｍ??医疗应用?碳纤维材料??图１－４静电纺纳米复合纤维膜应用示例??１＿３．１吸附过滤材料领域??Ｓｔｅｐｈｅｎ１２２］借助静电纺丝法，采用丁二酸酐改性得到了具有功能化的ＣＮＣ，改性后??的ＣＮＣ表面积由３．２２?ｍ２／ｇ增大到１３．６８?ｍ２／ｇ，对二价金属铅离子和二价金属镉离子的??脱除率分别为４６．５％和４２．５％。陈世良１２３１利用静电纺丝技术结合化学改性方法制备出??表面具有金属酞菁基的功能化纳米纤维素（ＣＯＰＣ－ＮＭ）。用所制备的功能纳米纤维素处??理工业染料废水，研究表明该材料可以有效降解染料。在最佳参数下，ＣＯＰＣ－ＮＭ／Ｈ２０２??体系可使活性艳红Ｘ－３Ｂ溶液浓度降解到１０％以下。??Ｃｈｅｎｇ等［２４１以静电纺丝技术为基础，辅以热交联技术成功制备出三维多孔结构的聚??丙烯酰胺／ＣＮＣ复合纳米纤维，君？重研究了混合溶液的浓度，混合溶剂的比例及ＣＮＣ含??量对纳米纤维微观形态及结构的影响，不同组分的静电纺纳米纤维，研宄结果表明乙醇??溶剂的加入
【参考文献】：
期刊论文
[1]溶剂对静电纺聚苯乙烯纤维形貌影响及纤维薄膜性能初探[J]. 宦思琪,韩广萍,倪晓慧,刘国相,白龙,程万里. 高分子材料科学与工程. 2015(10)
[2]纳米纤维素制备及壳聚糖/NCC复合膜的性能研究[J]. 母军,汤立秋,张瑞涵. 化工新型材料. 2015(02)
[3]酞菁功能化纤维素纳米纤维的制备与表征[J]. 陈世良,胡文昱,吴金彪,林玉光,杨峰富. 杭州师范大学学报(自然科学版). 2013(06)
[4]纳米纤维素的制备[J]. 叶代勇. 化学进展. 2007(10)
本文编号：3552625
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