纳米纤维素功能薄膜制备及性能研究

发布时间：2017-08-31 23:12

  本文关键词：纳米纤维素功能薄膜制备及性能研究

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【摘要】：由于高长径比、高结晶度、高机械强度以及可再生、可生物降解、生物相容性等结构和性能优势,纳米纤维素(NC)成为替代石油基聚合材料用于功能薄膜、食品保鲜、柔性电子等领域的理想材料。因此,NC及其功能复合材料的研究成为国内外研究热点,其中NC形貌结构和表面基团控制与功能材料的复合是制备多功能NC薄膜的关键。本文采用竹纤维为原料,通过化学机械法制备NC并对其表面羟基氧化处理,分别与纳米氧化锌(ZnO)和荧光碳点(CDs)复合制备得到了多种多功能杂化透明薄膜。1)以竹纤维作为原料,采用酸水解结合高压均质法制备得到一维NC,分别与片状纳米氧化锌(s-ZnO)和带状纳米氧化锌(b-ZnO)复合,通过压滤挤出法制备出透明的纳米纤维素-氧化锌(NC-ZnO)杂化薄膜。当纳米ZnO加入量为3wt%时,纳米纤维素-片状氧化锌(NC-s-ZnO)杂化薄膜具有优异的的透明性和紫外屏蔽性能。当纳米ZnO加入量为6wt%时,NC-s-ZnO杂化薄膜在波长300 nm和225 nm的紫外屏蔽效果分别为97.79%和99.13%,高于相同添加量时纳米纤维素-带状氧化锌(NC-b-ZnO)杂化薄膜。2)用2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(TEMPO)氧化法将NC改性为氧化纳米纤维素(ONC),以ONC为原料经微波热解法制备得到具有荧光性能的CDs,荧光CDs与ONC共价交联反应形成CDs-ONC,再经压滤挤出法制备得到紫外光激发发出蓝光的CDs-ONC杂化薄膜,具有优异的透明性、荧光性能、热稳定性及机械柔韧性,CDs-ONC杂化薄膜的荧光强度在弯折2000次之后仅下降了5%。3)利用TEMPO氧化纤维素(ONC)及其衍生产物CDs结合不同形貌的ZnO,经压滤挤出法制备了具有高效紫外屏蔽性能的CDs-ONC-ZnO杂化薄膜。CDs-ONC-ZnO杂化薄膜的紫外屏蔽性能较NC-ZnO杂化薄膜有很大的提升,当ZnO的加入量为4wt%时,CDs-ONC-ZnO杂化薄膜的紫外屏蔽效果接近前期6wt%加入量的NC-ZnO杂化薄膜,CDs-ONC-s-ZnO杂化薄膜在波长300 nm和225 nm时能够屏蔽超过90%的紫外辐射,优于同等条件下的CDs-ONC-b-ZnO杂化薄膜和CDs-ONC-p-ZnO(颗粒状ZnO)杂化薄膜。
【关键词】：纳米纤维素 紫外屏蔽 光致发光 碳点 杂化薄膜
【学位授予单位】：上海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.2
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 绪论12-23
• 1.1 纳米纤维素（NC）概述12-13
• 1.2 纳米纤维素的制备方法13-16
• 1.2.1 生物法13
• 1.2.2 物理法13-14
• 1.2.3 化学法14-16
• 1.3 纤维素基纳米复合材料的研究16-21
• 1.3.1 具有光电活性的纤维素复合材料16-17
• 1.3.2 纤维素-碳纳米管复合材料17
• 1.3.3 纤维素-氧化石墨烯复合材料17-18
• 1.3.4 纤维素纳米纸场效应晶体管18-19
• 1.3.5 纤维素银纳米线导电薄膜19-20
• 1.3.6 柔性氧化锌纤维素复合材料20-21
• 1.4 本文提出及主要研究内容21-23
• 第二章 透明NC-ZnO杂化薄膜制备及紫外屏蔽性能研究23-36
• 2.1 引言23
• 2.2 仪器与试剂23-24
• 2.2.1 主要仪器23-24
• 2.2.2 主要试剂24
• 2.3 实验方法24-26
• 2.3.1 纳米纤维素（NC）的制备24-25
• 2.3.2 片状氧化锌（s-ZnO）的制备25
• 2.3.3 带状氧化锌（b-ZnO）的制备25
• 2.3.4 快速组装纳米纤维素-氧化锌（NC-ZnO）杂化薄膜25-26
• 2.4 表征手段26
• 2.5 结果与讨论26-35
• 2.6 本章小结35-36
• 第三章 透明CDs-ONC薄膜制备及其荧光性能研究36-48
• 3.1 引言36-37
• 3.2 实验仪器与试剂37-38
• 3.2.1 主要仪器37
• 3.2.2 主要试剂37-38
• 3.3 实验方法38-39
• 3.3.1 纳米纤维素的TEMPO氧化38
• 3.3.2 碳点（CDs）悬浮液的制备38
• 3.3.3 碳点/氧化纤维素（CDs-ONC）的制备38-39
• 3.4 表征手段39
• 3.5 结果与讨论39-47
• 3.6 本章小结47-48
• 第四章 透明CDs-ONC-ZnO杂化薄膜制备及其紫外屏蔽性能研究48-58
• 4.1 引言48-49
• 4.2 实验仪器与试剂49-50
• 4.2.1 主要仪器49
• 4.2.2 主要试剂49-50
• 4.3 实验方法50
• 4.4 表征手段50
• 4.5 结果与讨论50-56
• 4.6 本章小结56-58
• 第五章 结论与展望58-60
• 5.1 结论58-59
• 5.2 展望59-60
• 参考文献60-70
• 作者在攻读硕士学位期间取得成果70-71
• 作者在攻读硕士学位期间所作的项目71-72
• 致谢72

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