纳米纤维素增强可降解复合材料的开发与应用
发布时间：2021-09-24 00:13
天然纤维素是一种可从植物、藻类中提取的可再生生物材料,其成本低廉,产量高,用天然纤维制备的纳米纤维素被广泛用于制备生物高聚物。相比于其他增强相材料,纳米纤维素的优点不仅限于天然来源,无污染可降解,更由于其自身较长的长度,较大的纵横比以及巨大的比表面积,可在复合材料中发挥性能加强效应。综上所述,纳米纤维素在复合材料制备领域中应用非常广泛。本论文使用来源于自然界植物提取的纳米纤维素作为增强相制备用于不同用途的增强材料,主要应用方向为复合膜的制备领域、复合材料水凝胶制备与生物医疗用挤出式3d打印领域。通过微观形貌观测,拉伸性能检测,热稳定性检测等手段对材料进行表征,考察了复合材料制备方式对所的材料的性能影响,以及增塑剂添加对材料的性能影响与增强效应,探讨了纳米纤维素在挤出成型水凝胶材料中的增强机制。为天然纤维素在多种复合材料中作为增强相的应用提供了研究方向。本文主要研究内容如下:一、复合材料制备工艺实验。采用熔融混合法与溶液混合法分别制备了改性纳米纤维素/聚乳酸复合材料,并将其运用于复合膜制备技术,考察了改性纳米纤维素添加量对复合材料材性的影响,对比了两种制备方式的优劣与特点。二、纳米纤维素...
【文章来源】：浙江农林大学浙江省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３本文的技术路线??Ｆｉｇｌ?．３ＴｈｅＴｅｃｈｎｉｃａｌ?ｒｏｕｔｅ??
仪中以１８０°Ｃ，?５０ｒｐｍ?（转??／分）的转速混合ｌＯｍｉｎ，得到块状的ＣＮＦ／ＰＬＡ复合材料。随后将复合材料在平板硫??化仪中以１８０°Ｃ的温度热压成拉伸试样所用的３ｍｍ薄板状样品用于后续的表征。实??验中通过控制ＣＮＦ的添加来研宄ＣＮＦ含量对复合材料材性的影响，分别添加２％、??４％、６％、８％的ＣＮＦ制备复合材料，其中表面活性剂ＰＥＧ２０００的含量均为２％。￥??验中分别表示为?ＰＬＡ（２％）、ＰＬＡ（４％）、ＰＬＡ（６％）、ＰＬＡ（８°／。）。??（Ａ）?（Ｂ）??图２．１?（Ａ）为ＣＮＦ悬浊液；（Ｂ）为混练后的ＣＮＦ／ＰＬＡ复合材料??Ｆｉｇ?２．１?Ｔｈｅ?ＣＮＦ?ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ（Ａ）ａｎｄ?ｋｎｅａｄｉｎｇ?ＣＮＦ／ＰＬＡ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ（Ｂ）??２．?２．?４复合材料的表征实验??拉伸测试：实验使用平板硫化仪制备的压板压制的薄板状材料上按照??ＧＢ／Ｔ１３０２２－１９９１标准切割的哑铃状样条，仪器使用微机控制电子万能力学试验机进??行拉伸测试，使用塑料拉伸性能的测试（板材）模式，在室温下以５ｍｍ／ｍｉｎ的速度??进行测试。对于每组样品测试数量不少于１０根，分别获得了材料的拉伸强度，弹性??１３??
?纳米纤维素增强可降解复合材料的开发与应用???模量以及断裂伸长率，取平均值获得数据。??．＿??（Ａ）?（Ｂ）??图２．２?（Ａ）为ＣＮＦ／ＰＬＡ平板硫化机的压片：（Ｂ）为拉伸实验后的拉伸样条??Ｆｉｇ?２．２?Ｔｈｅ?ｔｈｉｎ?ｓｌｉｃｅ?ｏｆ?ＣＮＦ／ＰＬＡ（Ａ）ａｎｄ?ｔｈｅ?ｓａｍｐｌｅｓ?ｏｆ?ＣＮＦ／ＰＬＡ?ａｆｔｅｒ?ｔｈｅ?ｔｅｎｓｉｌｅ?ｔｅｓｔ?（Ｂ）??２．?３熔融挤出材料的力学性能分析??通过材料的拉伸性能测试得到了材料的拉伸强度，弹性模量与断裂伸长率。结果??发现使用熔融共混手段制备的ＣＮＦ／ＰＬＡ复合材料普遍出现了材性的大幅度下滑。相??比于纯ＰＬＡ，添加了?２％的ＣＮＦ的复合材料的拉伸强度下降幅度不大，约６．７％；而??随着ＣＮＦ含量不断增加，材料的拉伸强度下降的趋势更加明显。直到含量添加至８％??时，材料的拉伸强度相比纯ＰＬＡ下降了约７５％。材料的弹性模量在添加２％的ＣＮＦ??后出现了大幅度的下滑，约２７．７％。而在ＣＮＦ含量在２％到６％时，材料的弹性模量??变化幅度较小；而当ＣＮＦ含量从６％添加至８％时，材料的弹性模量再次出现大幅度??的降低，相比于纯ＰＬＡ降低了大约４７．７°／。。而材料的断裂伸长率也随着ＣＮＦ含量的??增加发生了大幅度的下降，下降幅度基本保持一致，均为２０％左右。??１？００??＼?：?＼??ＩＩ?＼?Ｉ?Ｓ—??ｒ?Ｖ?！：?＼??１０??■０％（：？＃?ＰＵ？７＾ＣＮｆ?ＰＵ（４％ＣＮｆ?ＰｌＡｉｒ＾ＣＫｆ）?ＰＵ?Ｖ￡Ｎｆ?ＰＬＡ｜７％ＣＷ?．?ＰＬＡ（？＊＞ＣＭＦ??＜Ａ＞拉仲强度?（Ｂ）杨氏校Ｍ??图２．３熔融共混法制备ＣＮＦ／Ｐ
本文编号：3406705
【文章来源】：浙江农林大学浙江省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３本文的技术路线??Ｆｉｇｌ?．３ＴｈｅＴｅｃｈｎｉｃａｌ?ｒｏｕｔｅ??
仪中以１８０°Ｃ，?５０ｒｐｍ?（转??／分）的转速混合ｌＯｍｉｎ，得到块状的ＣＮＦ／ＰＬＡ复合材料。随后将复合材料在平板硫??化仪中以１８０°Ｃ的温度热压成拉伸试样所用的３ｍｍ薄板状样品用于后续的表征。实??验中通过控制ＣＮＦ的添加来研宄ＣＮＦ含量对复合材料材性的影响，分别添加２％、??４％、６％、８％的ＣＮＦ制备复合材料，其中表面活性剂ＰＥＧ２０００的含量均为２％。￥??验中分别表示为?ＰＬＡ（２％）、ＰＬＡ（４％）、ＰＬＡ（６％）、ＰＬＡ（８°／。）。??（Ａ）?（Ｂ）??图２．１?（Ａ）为ＣＮＦ悬浊液；（Ｂ）为混练后的ＣＮＦ／ＰＬＡ复合材料??Ｆｉｇ?２．１?Ｔｈｅ?ＣＮＦ?ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ（Ａ）ａｎｄ?ｋｎｅａｄｉｎｇ?ＣＮＦ／ＰＬＡ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ（Ｂ）??２．?２．?４复合材料的表征实验??拉伸测试：实验使用平板硫化仪制备的压板压制的薄板状材料上按照??ＧＢ／Ｔ１３０２２－１９９１标准切割的哑铃状样条，仪器使用微机控制电子万能力学试验机进??行拉伸测试，使用塑料拉伸性能的测试（板材）模式，在室温下以５ｍｍ／ｍｉｎ的速度??进行测试。对于每组样品测试数量不少于１０根，分别获得了材料的拉伸强度，弹性??１３??
?纳米纤维素增强可降解复合材料的开发与应用???模量以及断裂伸长率，取平均值获得数据。??．＿??（Ａ）?（Ｂ）??图２．２?（Ａ）为ＣＮＦ／ＰＬＡ平板硫化机的压片：（Ｂ）为拉伸实验后的拉伸样条??Ｆｉｇ?２．２?Ｔｈｅ?ｔｈｉｎ?ｓｌｉｃｅ?ｏｆ?ＣＮＦ／ＰＬＡ（Ａ）ａｎｄ?ｔｈｅ?ｓａｍｐｌｅｓ?ｏｆ?ＣＮＦ／ＰＬＡ?ａｆｔｅｒ?ｔｈｅ?ｔｅｎｓｉｌｅ?ｔｅｓｔ?（Ｂ）??２．?３熔融挤出材料的力学性能分析??通过材料的拉伸性能测试得到了材料的拉伸强度，弹性模量与断裂伸长率。结果??发现使用熔融共混手段制备的ＣＮＦ／ＰＬＡ复合材料普遍出现了材性的大幅度下滑。相??比于纯ＰＬＡ，添加了?２％的ＣＮＦ的复合材料的拉伸强度下降幅度不大，约６．７％；而??随着ＣＮＦ含量不断增加，材料的拉伸强度下降的趋势更加明显。直到含量添加至８％??时，材料的拉伸强度相比纯ＰＬＡ下降了约７５％。材料的弹性模量在添加２％的ＣＮＦ??后出现了大幅度的下滑，约２７．７％。而在ＣＮＦ含量在２％到６％时，材料的弹性模量??变化幅度较小；而当ＣＮＦ含量从６％添加至８％时，材料的弹性模量再次出现大幅度??的降低，相比于纯ＰＬＡ降低了大约４７．７°／。。而材料的断裂伸长率也随着ＣＮＦ含量的??增加发生了大幅度的下降，下降幅度基本保持一致，均为２０％左右。??１？００??＼?：?＼??ＩＩ?＼?Ｉ?Ｓ—??ｒ?Ｖ?！：?＼??１０??■０％（：？＃?ＰＵ？７＾ＣＮｆ?ＰＵ（４％ＣＮｆ?ＰｌＡｉｒ＾ＣＫｆ）?ＰＵ?Ｖ￡Ｎｆ?ＰＬＡ｜７％ＣＷ?．?ＰＬＡ（？＊＞ＣＭＦ??＜Ａ＞拉仲强度?（Ｂ）杨氏校Ｍ??图２．３熔融共混法制备ＣＮＦ／Ｐ
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