本文關(guān)鍵詞：甲殼素晶須對(duì)納米纖維及質(zhì)子交換膜的增強(qiáng)性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,隨著化石燃料的儲(chǔ)備逐漸減少以及人們對(duì)環(huán)境問題越來越關(guān)注,生物基和生物降解的材料引起了人們很大的關(guān)注。甲殼素是地球上第二豐富的天然高分子多糖,可以從甲殼動(dòng)物蝦、蟹、昆蟲的外殼、真菌或昆蟲的細(xì)胞壁等獲得。甲殼素納米晶須(CNWs)是通過去除甲殼素中的無定型區(qū)域獲得的單個(gè)的甲殼素微晶,具有良好的生物相容性、無毒、強(qiáng)的親水性以及生物可降解性以及優(yōu)異的力學(xué)性能,是一種理想的聚合物納米填料。本論文通過TEMPO媒介氧化體系制備了類似棒狀形貌的甲殼素納米晶須,并對(duì)其結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了研究：CNW呈棒狀或針狀,其直徑約為33納米,長(zhǎng)度為150-550納米,平均長(zhǎng)徑比約為10；相比甲殼素,晶須的結(jié)晶度提高至89.6%。為拓展CNWs的應(yīng)用領(lǐng)域,本論文進(jìn)行了兩方面的探討：(1)將CNWs分散到聚丙烯腈(PAN)溶液中,利用溶液噴射紡絲技術(shù)(solution blowing)制備了PAN/CNWs納米纖維,研究結(jié)果表明：晶須以“竹節(jié)狀”沿纖維方向分布,晶須的引入提高了纖維的結(jié)晶性能與熱性能；CNWs的適量添加可提高纖維的力學(xué)性能,3%添加量時(shí)其力學(xué)性能提高了75%,但晶須進(jìn)一步增加時(shí),纖維拉伸斷裂強(qiáng)度則呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)；為此,對(duì)CNWs進(jìn)行表面氨基化改性,改善其與聚合物基體的相容性,有效提高了纖維的力學(xué)性能。(2)將晶須添加到磺化聚醚砜(SPES)溶液中,通過流延刮涂法制備了SPES/CNWs復(fù)合質(zhì)子交換膜,復(fù)合膜表面平整、致密,晶須均勻的分布在SPES基體中,提升了復(fù)合膜的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性與尺寸穩(wěn)定性；晶須的親水性提高了復(fù)合膜的吸水率,同時(shí)提高了復(fù)合膜的質(zhì)子傳導(dǎo)率,表明SPES/CNWs復(fù)合膜是一種性能良好的質(zhì)子交換膜。本論文利用CNWs建立了溶液噴射納米纖維增強(qiáng)和質(zhì)子交換膜質(zhì)子傳遞過程強(qiáng)化的新方法,取得了良好的研究結(jié)果,為CNWs拓展了新的應(yīng)用方向。
【關(guān)鍵詞】：甲殼素納米晶須 溶液噴射紡絲 納米復(fù)合纖維 質(zhì)子交換膜 機(jī)械強(qiáng)度
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ340.1;TB383.2
【目錄】：

• 學(xué)位論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)3-4
• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 前言10-28
• 1.1 甲殼素及甲殼素晶須研究現(xiàn)狀10-16
• 1.1.1 甲殼素10-11
• 1.1.2 甲殼素晶須的制備方法11-14
• 1.1.3 甲殼素納米晶須/聚合物復(fù)合材料14-16
• 1.2 納米纖維及其制備技術(shù)研究進(jìn)展16-21
• 1.2.1 納米纖維的應(yīng)用16-18
• 1.2.2 納米纖維的制備技術(shù)研究進(jìn)展18-21
• 1.3 質(zhì)子交換膜研究概述21-26
• 1.3.1 燃料電池技術(shù)21
• 1.3.2 燃料電池的分類21-22
• 1.3.3 質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)22-23
• 1.3.4 質(zhì)子交換膜23-25
• 1.3.5 質(zhì)子交換膜的改性25-26
• 1.4 本論文研究?jī)?nèi)容與意義26-28
• 第二章 甲殼素納米晶須的制備與表征28-34
• 2.1 引言28
• 2.2 原料及主要儀器28-29
• 2.3 甲殼素納米晶須的制備29-30
• 2.4 甲殼素晶須的表征30
• 2.4.1 甲殼素晶須掃描電鏡形貌觀察(SEM)30
• 2.4.2 甲殼素晶須透射電鏡形貌觀察(TEM)30
• 2.4.3 甲殼素晶須的FTIR測(cè)試30
• 2.4.4 甲殼素晶須的XRD測(cè)試30
• 2.5 結(jié)果與討論30-33
• 2.5.1 形貌分析30-31
• 2.5.2 化學(xué)結(jié)構(gòu)分析31-32
• 2.5.3 晶須結(jié)晶性能分析32-33
• 2.6 本章小結(jié)33-34
• 第三章 甲殼素晶須/PAN納米復(fù)合纖維的制備與研究34-48
• 3.1 引言34-35
• 3.2 原料及主要儀器35-36
• 3.3 甲殼素納米晶須/聚丙烯腈(CNW/PAN)納米纖維的制備36-37
• 3.4 PAN/CNW納米纖維的表征37-38
• 3.4.1 PAN/CNW納米纖維的掃描電鏡形貌觀察(SEM)37-38
• 3.4.2 PAN/CNW納米纖維的透射電鏡形貌觀察(TEM)38
• 3.4.3 PAN/CNW納米纖維的FTIR測(cè)試38
• 3.4.4 PAN/CNW納米纖維膜的XRD測(cè)試38
• 3.4.5 PAN/CNW納米纖維的熱穩(wěn)定性測(cè)試(TG)38
• 3.4.6 PAN/CNW納米纖維的拉伸性能測(cè)試38
• 3.5 結(jié)果與討論38-47
• 3.5.1 PAN/CNW納米纖維的形貌分析38-41
• 3.5.2 PAN/CNW納米纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)表征(FTIR)41
• 3.5.3 PAN/CNW納米纖維的結(jié)晶性表征(XRD)41-42
• 3.5.4 PAN/CNW納米纖維的熱穩(wěn)定性分析42-43
• 3.5.5 PAN/CNW納米纖維的拉伸性能測(cè)試43-47
• 3.6 本章小結(jié)47-48
• 第四章 甲殼素晶須/磺化聚醚砜質(zhì)子交換膜的制備與研究48-62
• 4.1 引言48
• 4.2 原料及主要儀器48-50
• 4.3 SPES/CNWs復(fù)合質(zhì)子交換膜的制備50
• 4.3.1 磺化聚醚砜的合成50
• 4.3.2 SPES/CNWs復(fù)合膜的制備50
• 4.4 SPES/CNWs復(fù)合膜的性能表征50-52
• 4.4.1 SPES/CNWs復(fù)合膜的掃描電鏡形貌觀察(SEM)50
• 4.4.2 SPES/CNWs復(fù)合膜的XRD測(cè)試50-51
• 4.4.3 SPES/CNWs復(fù)合膜的FTIR測(cè)試51
• 4.4.4 SPES/CNWs復(fù)合膜的拉伸測(cè)試51
• 4.4.5 SPES/CNWs復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性測(cè)試(TG)51
• 4.4.6 SPES/CNWs復(fù)合膜的吸水率與溶脹率測(cè)試51
• 4.4.7 SPES/CNWs復(fù)合膜的電導(dǎo)率測(cè)試51-52
• 4.5 結(jié)果與討論52-60
• 4.5.1 SPES/CNWs復(fù)合膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)分析52-53
• 4.5.2 SPES/CNWs復(fù)合膜的XRD分析53-54
• 4.5.3 SPES/CNWs復(fù)合膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)(FTIR)分析54-55
• 4.5.4 SPES/CNWs復(fù)合膜的機(jī)械性能分析55-56
• 4.5.5 SPES/CNWs復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性分析56-57
• 4.5.6 SPES/CNWs復(fù)合膜的吸水率與溶脹率分析57-59
• 4.5.7 SPES/CNWs復(fù)合膜的質(zhì)子傳導(dǎo)率分析59-60
• 4.6 本章小結(jié)60-62
• 第五章 結(jié)論與展望62-66
• 5.1 全文總結(jié)62-63
• 5.2 展望63-66
• 參考文獻(xiàn)66-72
• 攻讀碩士期間主要科研成果72-74
• 致謝74

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