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基于非纤维素组分调控下纳米纸的制备及性能研究

发布时间:2021-08-23 21:24
  植物纤维作为地球上储存最丰富的生物资源,其主要化学组分是纤维素、半纤维素和木素。在这些组分中,半纤维素和木素是植物细胞壁的重要成分。木素与植物纤维结构中的纤维素和半纤维素共价连接,从而提供结构刚性和物理屏障。另外,半纤维素在其主链和侧链上具有丰富的羟基,这有助于纤维之间的空间排斥并且可以抑制纤维的团聚。纤维素纳米纤丝(Cellulose Nanofibrils,简称CNF)可通过预处理结合机械处理的方法解离纤维而得到。CNF悬浮液通过去除溶剂制成纤维素纳米纸(薄膜),其展现出一些独特性能:高机械强度、高透明度、柔韧性好、质轻和可降解等优点,有望替代传统塑料薄膜。因此,研究天然聚合物(木素和半纤维素)对纤维素纳米纸性能的影响具有重要意义。本文以杨木碱性过氧化氢机械浆为原料,采用“自上而下”的方法调控组分得到全组分(纤维素、半纤维素和木素)、双组分(木素和纤维素;半纤维素和纤维素)以及单组分(纤维素)的纸浆,结合高压均质处理得到其相应的CNF。然后采用简单的砂芯过滤制备全组分、双组分和纯的纤维素纳米纸(RNP、LNP或HNP、CNP)。综合研究了半纤维素和木素组分对纤维素纳米纸透明度、雾度... 

【文章来源】:陕西科技大学陕西省

【文章页数】:88 页

【学位级别】:硕士

【部分图文】:

基于非纤维素组分调控下纳米纸的制备及性能研究


图1-1天然纤维结构图[丨0]??Fi.?1?-1?Structure?diaram?of?natural?fibertl0J??

结构图,纤维素,结构式,羟基


?陕西科技大学硕士学位论文???V.dlulosc??Hcmicethilosc??图1-1天然纤维结构图[丨0]??Fig.?1?-1?Structure?diagram?of?natural?fibertl0J??1.1.1纤维素??纤维素在自然界中几乎是一种用之不竭的天然可降解的绿色生物质材料,大约占是??植物纤维组分的35°/^50%Inl。它的分子式为(C6H1G05)n,n为聚合度,基本结构单元是??由重复的D-吡喃式葡萄糖基组成,这些分子通过C4的赤道羟基基团和C1碳原子(失??1,4糖苷键)之间的缩醛官能团共价连接起来的一种线性长链高分子聚合物,不溶于水??。纤维素大分子的每个基环上具有3个活泼的醇羟基,位于2、3、6号碳原子上,??其中C2、C3为仲醇羟基,C6为伯醇羟基,这些羟基可以发生一些化学反应(氧化、酯??化和醚化等反应),为实现纤维素的不同性能至关重要[9]。然而,纤维素大分子的两个末??端基的性质是不同的,其中C1由于葡萄糖环形结构变为开链式时,C1羟基变为醛基而??具有还原性。C4为仲醇羟基,不具有还原性。因此,整个纤维素大分子具有极性且呈??现方向性[9]。图1-2为纤维素结构式。??纤维素分子链由规整的结晶结构(又称为结晶区)和结构疏松的无定形区交替形成??(如图1-3),其中结晶结构是由于分子链中存在大量的羟基,使分子间和分子内易形成??氢键聚集在一起。而无定形区的分子链排列杂乱,键取向较差,但取向大致与纤维素轴??平行。同时,结晶区和无定形区对纤维素的性能影响至关重要[14]。??ch2oh?ch2oh?ch2oh??〇??H?OH?H?OH?H?OH??

照片,数字图像,晶片,柔性


?基于非纤维素组分调控下纳米纸的制备及性能研宄???(a)?(化卜^?—?⑷??Naiw?丨.?一,h”,、t?.???mmuamwm?r?Ay?pa>tc?????nnsp;uvtti?,?,?I?,?,?.,VArv,??<M?JFmm??图1-7?(a)附着在Si晶片上的纳米纤維素半透明膜的吸光效果示意图[87];?(b)用TEMPO氣化木??纤維制备的具有超高雾度的透明纳米纸的数字图像丨88];?(c)具有CNT和透明纳米纸电极的四线电??阻式触摸屏的示意图结构丨82h?(d)混合膜上制作的触摸屏面板的照片丨(e)制作的透明且柔性??的纳米纸晶体管的图片丨90丨;(f)基于可折叠轻质透明导电纳米纤维纸的便携式纸质太阳能电池丨91】??Fig.?1-7?(a)?Schematic?of?the?light?trapping?eftect?of?nanocellulose?translucent?film?attached?on?the?Si??wafer187';?(b)?Digital?image?of?the?transparent?nanopaper?with?ultra-high?haze?prepared?from?TEMPO-??oxidized?wood?fibers^88^?(c)?Schematic?structure?of?a?four-wire?resistive?touch?screen?with?CNT?and??transparent?nanopaper?electrode1821;?(d)?A?photograph?of?the?touchscreen?panel?fa

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[3]酶促麦草纤维素微纤丝制备、结构及性能的研究[D]. 陈家杰.陕西科技大学 2017
[4]纤维素纳米纤丝高强度膜材料的制备与性能[D]. 李勍.东北林业大学 2013



本文编号:3358623

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