從不同來(lái)源的生物質(zhì)材料中提取制備的纖維素納米晶的物理和化學(xué)性質(zhì)會(huì)有一定的差異。本文采用濃H_2SO_4水解短棉絨和被囊動(dòng)物海鞘制備出兩種不同性質(zhì)的纖維素納米晶,然后對(duì)制備的纖維素納米晶進(jìn)行以下修飾:(1)物理修飾:多巴胺和單寧酸在堿性條件下自聚合分別形成聚多巴胺涂層和單寧酸涂層物理包覆到纖維素納米晶表面;(2)化學(xué)修飾:采用TEMPO/NaBr/NaClO氧化體系和NaIO_4將纖維素納米晶表面的羥基分別氧化成羧基和醛基;表面化學(xué)接枝聚酰亞胺;表面化學(xué)接枝十八胺;采用一些列表征方式如傅里葉紅外光譜(FTIR)、紫外吸收光譜(UV)、X射線光電子能譜(XPS)及透射電子顯微鏡(TEM)等對(duì)得到的產(chǎn)物進(jìn)行了測(cè)試。最后將不同修飾方式得到的產(chǎn)物應(yīng)用到以下幾個(gè)體系:(1)聚多巴胺物理包覆的纖維素納米晶增強(qiáng)聚乙烯醇(PVA)基質(zhì):該納米填料不僅能夠提高復(fù)合材料的力學(xué)性能(當(dāng)添加量為6 wt%時(shí),拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大,提高了75.8%,模量隨添加量的增加不斷升高,當(dāng)加入量為15 wt%時(shí),提高了221%)和材料的熱穩(wěn)定性(熱降解溫度提高了50°C),同時(shí)賦予材料紫外遮蔽效應(yīng)和抗氧化性能;除此之外,觀察到PVA基復(fù)合材料的氧氣滲透率(OP)和水蒸汽滲透率(WVP)隨著6 wt%和15 wt%納米粒子的加入而降低。(2)聚多巴胺物理包覆的纖維素納米晶化學(xué)接枝聚酰亞胺(PEI)增強(qiáng)環(huán)氧樹脂(EP)基質(zhì):提高復(fù)合材料的力學(xué)性能(當(dāng)填料的含量為0.75 wt%,復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率均達(dá)到最大,各增大了41.7%和75%。復(fù)合材料的模量在添加為1 wt%時(shí)達(dá)到最大,增加了10%)和耐磨損性能(復(fù)合材料的摩擦系數(shù)在納米粒子添加量為0.75 wt%時(shí)取得最小值0.68,摩擦系數(shù)降低了26.5%,同時(shí)復(fù)合材料的磨損率出現(xiàn)最小值,復(fù)合材料的磨損率降低了37.5%)。(3)基于海鞘纖維素納米晶的導(dǎo)電可降解膜的制備:聚多巴胺包覆的氧化石墨烯作為導(dǎo)電物質(zhì)加入至羧基化的海鞘纖維素納米晶的基質(zhì)中,采用流延成膜的方式制備復(fù)合材料。當(dāng)含量為0.5 wt%時(shí),模量和拉伸強(qiáng)度兩者均達(dá)到最大值,分別增加了85.7%和78.9%。當(dāng)填料含量增加至1 wt%時(shí),體積電阻率大約從為10~9?.m降低為10~5?.m。
【學(xué)位單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ352.79;TB383.1
【部分圖文】：

第 1 章 緒論.1 纖維素納米晶的簡(jiǎn)介纖維素是自然界提供的最豐富和可再生的天然高分子聚合物，我國(guó)每年約 1000 億公噸纖維素[1, 2]，而且纖維素已經(jīng)作為生物質(zhì)資源被研究和開發(fā)十年了，由于其具有生物可降解性，低成本，高強(qiáng)度和高模量及特殊的物化學(xué)性質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于造紙行業(yè)、食品、光學(xué)添加劑、生物制業(yè)及增強(qiáng)聚合物基質(zhì)等領(lǐng)域[3, 4]。纖維素普遍存在于高等植物中，如木材中 40-50%，亞麻中含有 80%，棉花中含有 90%，同時(shí)綠藻，海帶和一些海物如海鞘的細(xì)胞壁中存在纖維素鏈，除此之外，真菌的細(xì)胞膜中也含有纖，木醋桿菌也可以將葡萄糖合成細(xì)胞外纖維素[3]，如下圖 1-1 所示為纖維不同來(lái)源。

維素納米晶的化學(xué)結(jié)構(gòu)（A）機(jī)械處理，酶水解及鹽酸水解制備水解制備；（C）TEMPO 氧化法制備；（D）乙酸水解法制備素納米晶的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)結(jié)構(gòu)nnot（1819 年）[19]和 Payen（1839 年）[5]首次對(duì)纖維素進(jìn)行了1926 年，CNC 的結(jié)構(gòu)才明確地由 Staudinger 確定[20]。為了闡纖維素進(jìn)行徹底地酸水解，隨后進(jìn)行甲基化反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)酸水物是 2, 3, 6-三甲基葡萄糖，這種化合物的存在表明纖維素大3 和 C6 位上具有自由活性的羥基[21, 22]。基于對(duì)纖維素及其衍降解反應(yīng)所得到的葡萄糖和纖維二糖單元的這些結(jié)果和其他研楚地表明纖維素是由重復(fù)的 β-吡喃葡萄糖基單元構(gòu)成的高分圖1-3為纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)式。纖維素的分子結(jié)構(gòu)中含有大量的具有親水性。

24]，可以清楚地表明纖維素是由重復(fù)的 β-吡喃葡萄糖基單元構(gòu)成的高分子量線性均聚物。圖1-3為纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)式。纖維素的分子結(jié)構(gòu)中含有大量的-OH，因此纖維素具有親水性。圖 1-3 纖維素的化學(xué)分子結(jié)構(gòu)（2）晶體結(jié)構(gòu)已知纖維素鏈被生物體合成并自組裝成微原纖維，而這些微纖維是由無(wú)定型區(qū)和結(jié)晶區(qū)構(gòu)成的。結(jié)晶度是指結(jié)晶結(jié)構(gòu)域的質(zhì)量與纖維素總質(zhì)量的比值，

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本文編號(hào)：2828125