纤维素凝胶的制备及其稳定pickering乳液的研究

发布时间：2017-05-15 14:16

  本文关键词：纤维素凝胶的制备及其稳定pickering乳液的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：纤维素是最丰富的天然有机高分子资源,已广泛应用于复合材料、纺织品、药物传输以及个人护理产品等不同领域。由于具有优良的物理性质及化学活性,以及价廉、可生物降解、可再生,所以备受注。我们以天然纤维素为原料,通过低温溶解方法制备了吸水性良好的纤维素水凝胶,并在此基础上制备具有较高稳定性、分散性良好的纤维素微凝胶(CMN)悬浮液,以此来稳定pickering乳液。此外还利用纤维素凝胶作为模板,通过化学共沉淀法制备磁性纤维素复合水凝胶。围绕上述主要内容,本论文开展了以下三个方面的研究工作：(1)纤维素自组装制备高度有序薄膜采用低温溶解技术溶解天然纤维素,用甲叉双丙烯酰胺(BIS)作为交联剂在碱性条件下与纤维素发生交联反应得到纤维素水凝胶。通过简单超声得到纤维素微凝胶作为自组装前驱体。改变纤维素的浓度和交联度(CLD),采用冷冻干燥方法得到了不同的纤维素自组装结构(包括完美片状结构、具有高长径比的纤维结构以及无序的网络结构)。此外,将纤维素凝胶通过压铸与蒸发的方法得到了具有片状密堆积结构的三维有序薄膜。纤维素的形态和结构通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)表征。材料的强度性质通过万能拉力机测试：当BIS比例(r)从0.375增加到0.473时,拉伸强度(σ)相应的从60 Mpa增加到135 Mpa,断裂伸长率从10%增加到25%,表明纤维素膜的拉伸强度和柔韧性都大大提高。(2)CMN稳定的新型pickering乳液通过BIS发生交联的方法制备纤维素水凝胶,并通过简单超声得到稳定的微凝胶分散体。该微凝胶分散体可以稳定吸附于石蜡油-水界面得到稳定的pickering乳液。原子力显微镜(AFM)的结果表明CMN不论在空气界面还是固体表面都倾向于成膜。通过共聚焦显微镜(CLSM)、SEM和冷冻刻蚀电镜(FF-TEM)对pickering乳液的形貌与结构进行表征；通过乳化指数研究pickering乳液的稳定性。结果表明,随CMN改性度的增加,微凝胶分散体抗絮聚能力增强；其稳定水包油pickering乳液的能力亦得到提高。(3)磁性纤维素复合水凝胶的制备及性质采用化学共沉淀法以纤维素水凝胶内部的网络孔结构作为模板合成Fe304纳米粒子,得到磁性纤维素复合水凝胶。采用SEM和TEM观察磁性复合物形貌,采用FTIR、XRD分析磁性纤维素水凝胶的分子结构,以及采用超导量子干涉磁强计(SQUID)测试了样品的饱和磁化量。结果表明当Fe2+浓度为.0.250 mol/L,r为0.473时复合物的最大饱和磁化量为88.43emu/g。此外,通过磁性纤维素水凝胶得到了稳定的磁性纤维素悬浮液以及制备了磁性pickering乳液,可望应用于磁分离。
【关键词】：纤维素 低温溶解 微凝胶 pickering乳液 磁性复合材料
【学位授予单位】：齐鲁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O648.17;O648.23
【目录】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-13
• 第1章 绪论13-37
• 1.1 引言13
• 1.2 纤维素的结构概述13-19
• 1.2.1 纤维素的分子结构14-16
• 1.2.2 纤维素的超分子结构16-18
• 1.2.3 纤维素的形态结构18-19
• 1.2.4 纤维素的两亲性19
• 1.3 纤维素的溶解体系19-23
• 1.3.1 纤维素微观层面的溶胀与溶解20-21
• 1.3.2 纤维素溶剂的分类21-22
• 1.3.3 纤维素溶解机理22-23
• 1.4 纤维素的化学改性23-28
• 1.4.1 纤维素的反应性23-25
• 1.4.2 纤维素的改性方法25
• 1.4.3 纤维素接枝共聚的方法25-28
• 1.5 纤维素基水凝胶概述28-30
• 1.5.1 凝胶定义28
• 1.5.2 水凝胶的种类28-29
• 1.5.3 纤维素基水凝胶29-30
• 1.6 纤维素稳定pickering乳液的概述30-32
• 1.6.1 picketing乳液的研究30-31
• 1.6.2 纤维素稳定的pickering乳液的进展31-32
• 1.7 磁性纤维素基材料32-34
• 1.7.1 Fe_3O_4纳米粒子的制备32-33
• 1.7.2 磁性纤维素复合材料33-34
• 1.8 论文的研究意义和研究内容34-37
• 第2章 纤维素自组装制备高度有序薄膜37-49
• 2.1 引言37-38
• 2.2 实验部分38-39
• 2.2.1 主要试剂38
• 2.2.2 主要仪器38-39
• 2.3 实验方法39-40
• 2.3.1 在水相溶解介质中制备纤维素水凝胶39
• 2.3.2 纤维素自组装前驱体的获得39
• 2.3.3 纤维素自组装39
• 2.3.4 制备高度有序结构的三维纤维素薄膜39-40
• 2.3.5 样品表征方法40
• 2.4 结果与讨论40-47
• 2.4.1 纤维素交联作用下的自组装40-46
• 2.4.2 三维有序薄膜的制备及其结构与强度性质46-47
• 2.5 本章小结47-49
• 第3章 CMN稳定的新型pickering乳液49-63
• 3.1 引言49
• 3.2 实验部分49-50
• 3.2.1 主要试剂49-50
• 3.2.2 主要仪器50
• 3.3 实验方法50-53
• 3.3.1 制备纤维素微凝胶50-51
• 3.3.2 乳液制备51
• 3.3.3 微凝胶分散体的表征51-52
• 3.3.4 水包油乳液的表征52-53
• 3.4 结果与讨论53-62
• 3.4.1 纤维素微凝胶的性质53-58
• 3.4.2 pickering乳液的制备及其性质58-60
• 3.4.3 pickering乳液的稳定性60-62
• 3.5 本章小结62-63
• 第4章 磁性纤维素水凝胶的制备及其性质63-75
• 4.1 引言63
• 4.2 实验部分63-64
• 4.2.1 主要试剂63-64
• 4.2.2 主要仪器64
• 4.3 实验方法64-65
• 4.3.1 制备改性纤维素水凝胶64
• 4.3.2 纤维素/Fe_3O_4复合凝胶制备64-65
• 4.3.3 制备稳定的磁性纤维素悬浮液65
• 4.3.4 磁性复合凝胶的表征65
• 4.4 结果与讨论65-74
• 4.4.1 磁性纤维素凝胶的制备及其结构65-68
• 4.4.2 CMN/Fe_3O_4悬浮液的性质68-69
• 4.4.3 CMN/Fe_3O_4复合物的磁性质69-71
• 4.4.4 CMN/Fe_3O_4复合物的热重分析71-73
• 4.4.5 磁性picketing乳液的制备73-74
• 4.5 本章小结74-75
• 第5章 结论与展望75-77
• 5.1 结论75-76
• 5.2 本论文的创新点76
• 5.3 研究展望76-77
• 参考文献77-89
• 致谢89-91
• 在学期间主要科研成果91-92
• 附件92

【共引文献】

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本文编号：368012