聚乳酸/纳米纤维素复合材料的制备及其性能研究

发布时间：2023-02-16 15:10

　　聚乳酸(PLA)是一种可再生的具有优良生物相容性和生物可降解性的脂肪族聚酯类高分子,有望成为不可再生的石油基聚合物的替代品,但由于聚乳酸结晶速度慢、热稳定性差等缺点,限制了其广泛应用。本文拟采用具有生物可降解性的纳米纤维素改善聚乳酸的性能。首先以微晶纤维素(MCC)为原料,采用硫酸水解法制备纤维素纳米晶(CNC),对CNC的制备工艺进行改进和优化,得出酸解的最佳工艺条件,在优化的工艺条件下,可制得长200 nm、宽20 nm左右的棒状粒子,CNC大小分布均匀,其水悬浮液呈蓝色透明状,可长时间放置而不絮凝。X-射线衍射分析表明MCC和CNC的结晶度分别为77.99%和87.52%,证明酸解发生在无定形区。热失重分析表明CNC的热稳定性较MCC降低。为了使CNC均匀分散到PLA基体中,分别采用两种不同的方法制备PLA/CNC复合材料。第一种是熔融共混法,为了降低CNC的极性,改善其热稳定性,首先通过电导率滴定的方法测定CNC表面硫酸酯基的质量分数,再采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对其改性,改性后的CNC极性降低,热稳定性提升。熔融共混后的材料结晶速度没有明显改善,弯曲强力和模量均较纯...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 聚乳酸
        1.2.1 聚乳酸的性能
        1.2.2 聚乳酸的共混改性
    1.3 可降解聚乳酸基复合材料的研究现状
        1.3.1 聚乳酸/壳聚糖复合材料
        1.3.2 聚乳酸/淀粉复合材料
        1.3.3 聚乳酸/植物纤维复合材料
        1.3.4 聚乳酸/细菌纤维素复合材料
        1.3.5 聚乳酸/纳米纤维素复合材料
    1.4 纤维素
        1.4.1 纤维素的化学结构
        1.4.2 纤维素的聚集态结构
        1.4.3 纳米纤维素的制备
        1.4.4 纳米纤维素的改性
        1.4.5 纳米纤维素的应用
    1.5 研究目的和研究内容
        1.5.1 研究目的和意义
        1.5.2 研究内容
第二章 纤维素纳米晶的制备及其表征
    2.1 引言
    2.2 实验试剂与仪器
        2.2.1 实验试剂
        2.2.2 实验仪器
    2.3 制备方法
    2.4 表征方法
        2.4.1 粒径测试
        2.4.2 产率计算
        2.4.3 红外光谱分析
        2.4.4 透射电镜
        2.4.5 扫描电镜
        2.4.6 X射线衍射
        2.4.7 热失重分析
    2.5 结果与讨论
        2.5.1 酸解参数对纤维素纳米晶产率和粒径的影响
        2.5.2 纤维素纳米晶性能表征
    2.6 本章小结
第三章 聚乳酸/纤维素纳米晶复合材料性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验试剂与仪器
        3.2.1 实验试剂
        3.2.2 实验仪器
    3.3 实验步骤
        3.3.1 熔融共混法制备PLA/CNC复合材料
        3.3.2 皮克林乳液法制备PLA/CNC复合材料
    3.4 表征方法
        3.4.1 红外表征
        3.4.2 电导率的测量及硫酸酯含量的计算
        3.4.3 热失重分析
        3.4.4 差示扫描热分析
        3.4.5 粒径及Zeta电位的测定
        3.4.6 弯曲强力
    3.5 结果与讨论
        3.5.1 改性CNC的表征
        3.5.2 熔融共混法制备的复合材料性能研究
        3.5.3 电解质浓度对皮克林乳液稳定性的影响
        3.5.4 皮克林乳液法制备的复合材料性能研究
    3.6 本章小结
第四章 纳米纤丝纤维素增强聚乳酸性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验试剂与仪器
        4.2.1 实验试剂
        4.2.2 实验仪器
    4.3 实验步骤
    4.4 表征方法
        4.4.1 透射电镜表征
        4.4.2 扫描电镜表征
        4.4.3 差示扫描热分析
        4.4.4 热失重分析
        4.4.5 动态热机械分析
        4.4.6 三点弯测试
    4.5 结果与讨论
        4.5.1 复合材料形貌分析
        4.5.2 纳米纤丝纤维素对复合材料热性能的影响
        4.5.3 纤维素纳米线对复合材料机械性能的影响
    4.6 本章小结
第五章 纤维素纳米晶包覆聚乳酸微球的制备及其表征
    5.1 引言
    5.2 实验试剂与仪器
        5.2.1 实验试剂
        5.2.2 实验仪器
    5.3 实验步骤
        5.3.1 CNC包覆PLA微球的制备
        5.3.2 PLA/CNC多孔材料的制备
    5.4 表征方法
        5.4.1 激光粒度仪
        5.4.2 荧光显微镜
        5.4.3 场发射扫描电镜
    5.5 结果与讨论
        5.5.1 CNC浓度对皮克林乳液及PLA/CNC微球粒径的影响
        5.5.2 水油质量比对皮克林乳液及PLA/CNC微球粒径的影响
        5.5.3 PLA的浓度对皮克林乳液及PLA/CNC微球粒径的影响
        5.5.4 均质时间对皮克林乳液及PLA/CNC微球粒径的影响
        5.5.5 PLA/CNC微球SEM及TGA表征
        5.5.6 PLA/CNC多孔材料表征
    5.6 本章小结
第六章 全文结论与展望
    6.1 全文结论
    6.2 展望
参考文献
致谢



本文编号：3744154