纖維素納米晶/無(wú)機(jī)納米相雜化材料的制備及應(yīng)用研究
發(fā)布時(shí)間:2020-12-20 14:34
纖維素是自然界廣泛存在的天然可降解材料,纖維素納米晶(NCC)具有很高的強(qiáng)度和模量可以用于聚合物基復(fù)合材料的補(bǔ)強(qiáng)。但NCC制備工藝復(fù)雜,成本高,而且由于其高的極性和比表面積,使NCC在與聚合物基體復(fù)合過(guò)程中極易團(tuán)聚,從而限制了其應(yīng)用。本論文通過(guò)低溫堿/尿素體系制備纖維素水溶液(CEL),隨后分別采用共凝沉法以及原位析出法使NCC在天然膠乳(NRL)中原位分散,制備了NCC/NR復(fù)合材料。然后基于溶膠-凝膠技術(shù)使用硝酸鋅對(duì)析出的纖維素進(jìn)行雜化制備NCC-ZnO雜化體,應(yīng)用不同的雜化工藝控制雜化體的析出形貌以及粒徑。通過(guò)對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試以及微觀形貌表征NCC及NCC-ZnO雜化體對(duì)天然橡膠的補(bǔ)強(qiáng)效果及其在基體中的形貌。共凝沉法是將CEL加水稀釋后逐滴滴入NRL中,在NRL破乳過(guò)程中使NCC在橡膠基體中共凝沉。在10℃下CEL經(jīng)過(guò)去離子水稀釋為原質(zhì)量的三倍制備的復(fù)合材料力學(xué)性能最高,3phr的NCC可以顯著提高硫化膠的拉伸性能和撕裂性能;SEM照片顯示NCC主要以圓球狀、棒狀分布在基體中。原位析出法是讓NCC在其水溶液中析出,然后再將其滴入NRL中并使用稀乙酸破乳即可制備NCC/N...
【文章來(lái)源】:青島科技大學(xué)山東省
【文章頁(yè)數(shù)】:81 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
abstract
第一章 緒論
1.1 研究背景及目的
1.2 纖維素的研究以及發(fā)展?fàn)顩r
1.2.1 納米纖維素的性質(zhì)及應(yīng)用
1.2.2 納米纖維素的制備
1.3 纖維素的溶解
1.3.1 衍生化法溶解纖維素
1.3.2 直接法溶解纖維素
1.4 纖維素/堿/尿素水溶液的研究以及應(yīng)用
1.4.1 堿/尿素水溶液溶解機(jī)理
1.4.2 纖維素/堿/尿素水溶液的性質(zhì)
1.4.3 堿尿素體系溶解纖維素溶液的應(yīng)用
1.5 纖維素在橡膠領(lǐng)域中的應(yīng)用
1.6 本研究?jī)?nèi)容
第二章 纖維素析出行為的影響因素及NCC/NR的制備
2.1 引言
2.1.1 丁達(dá)爾效應(yīng)在纖維素析出過(guò)程中的應(yīng)用
2.1.2 膠乳和破乳劑對(duì)纖維素溶液的影響
2.2 實(shí)驗(yàn)部分
2.2.1 實(shí)驗(yàn)用原料及藥品
2.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟
2.2.3 表征方法
2.3 纖維素的析出形貌及纖維素析出的影響因素
2.3.1 析出纖維素的微觀形貌
2.3.2 去離子水稀釋對(duì)纖維素析出的影響
2.3.3 溫度對(duì)纖維素析出的影響因素。
2.3.4 破乳劑對(duì)纖維素析出的影響因素
2.4 NCC/NR復(fù)合材料的制備以及破乳工藝對(duì)其性能的影響
2.4.1 破乳工藝對(duì)NCC/NR復(fù)合材料的物理性能的影響
2.4.2 破乳工藝對(duì)NCC/NR復(fù)合材料微觀形貌的影響
2.5 本章小結(jié)
第三章 共凝沉法構(gòu)建NCC/NR復(fù)合材料
3.1 引言
3.2 實(shí)驗(yàn)部分
3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料
3.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
3.2.3 纖維素水溶液的制備
3.2.4 納米晶纖維素在天然膠乳中的共凝沉
3.2.5 納米晶纖維素在稀釋的天然膠乳中的共凝沉
3.2.6 NCC/NR復(fù)合材料的成型加工工藝
3.2.7 NCC/NR復(fù)合材料的測(cè)試與表征方法
3.3 結(jié)果與討論
3.3.1 共凝沉工藝對(duì)NCC/NR復(fù)合材料的物理性能的影響
3.3.2 共凝沉工藝制備NCC/NR復(fù)合材料的微觀形貌
3.4 膠乳黏度對(duì)構(gòu)建NCC/NR復(fù)合材料的影響
3.4.1 膠乳黏度對(duì)NCC/NR復(fù)合材料的物理性能的影響
3.4.2 膠乳黏度對(duì)NCC/NR復(fù)合材料的微觀形貌的影響
3.5 本章小結(jié)
第四章 原位析出法制備NCC/NR復(fù)合材料
4.1 引言
4.2 實(shí)驗(yàn)部分
4.2.1 升溫稀釋法制備NCC/NR復(fù)合材料
4.2.2 乙酸調(diào)節(jié)法制備NCC/NR納米復(fù)合材料
4.2.3 NCC/NR復(fù)合材料的成型加工工藝及測(cè)試表征方法
4.3 結(jié)果與討論
4.3.1 升溫及稀釋對(duì)NCC/NR復(fù)合材料的物理性能的影響
4.3.2 升溫稀釋法制備NCC/NR復(fù)合材料的微觀形貌
4.3.3 乙酸調(diào)節(jié)法制備NCC/NR復(fù)合材料的物理性能
4.3.4 乙酸調(diào)節(jié)對(duì)纖維素溶液的影響
4.3.5 乙酸調(diào)節(jié)法制備NCC/NR復(fù)合材料的微觀形貌
4.4 本章小結(jié)
第五章 纖維素/ZnO雜化體的構(gòu)建以及在天然橡膠中的補(bǔ)強(qiáng)作用
5.1 引言
5.2 實(shí)驗(yàn)部分
5.2.1 實(shí)驗(yàn)原料
5.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
5.2.3 NCC-ZnO/NR復(fù)合材料的制備
5.2.4 NCC/NR復(fù)合材料的成型加工工藝
5.2.5 NCC/NR復(fù)合材料的測(cè)試與表征方法
5.3 結(jié)果與討論
5.3.1 硝酸鋅對(duì)纖維素溶液的影響
5.3.2 NCC-ZnO復(fù)合材料的微觀形貌
5.3.3 不同形貌的NCC-ZnO雜化體對(duì)天然膠硫化性能的影響
5.3.4 不同形貌的NCC-ZnO雜化體對(duì)天然膠物理性能的影響
5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]天然纖維填料及其對(duì)橡膠性能的影響[J]. 符堯. 橡膠參考資料. 2019(04)
[2]不同形貌納米纖維素對(duì)天然橡膠力學(xué)性能的影響[J]. 張春梅,翟天亮,姜婷麗,游曼. 橡膠工業(yè). 2019(07)
[3]偶聯(lián)劑Si69改性秸稈納米纖維素對(duì)炭黑補(bǔ)強(qiáng)天然橡膠性能的影響[J]. 鄢冬,黃仕文,古菊. 橡膠工業(yè). 2019(06)
[4]纖維素納米纖絲-碳納米管/天然橡膠柔性導(dǎo)電彈性體的合成與性能[J]. 韓景泉,陸凱悅,岳一瑩,梅長(zhǎng)彤,王慧祥,嚴(yán)鵬彬,徐信武. 新型炭材料. 2018(04)
[5]微晶纖維素-二氧化硅雜化體的制備及應(yīng)用研究[J]. 劉曉玲,王麗麗,石曉凱,孫舉濤. 橡膠工業(yè). 2018(01)
[6]《天然高分子改性材料及應(yīng)用》教學(xué)改革與實(shí)踐[J]. 牛慶媛,高可政. 廣州化工. 2017(16)
[7]硅烷偶聯(lián)劑KH-550對(duì)納米晶纖維素/炭黑/天然橡膠復(fù)合材料性能的影響[J]. 古菊,林路,覃樹成,羅遠(yuǎn)芳,賈德民. 橡膠工業(yè). 2017(05)
[8]廢紙纖維素納米晶對(duì)炭黑補(bǔ)強(qiáng)天然橡膠的硫化特性及加工性能的影響[J]. 汪娟,黃飛,黃仕文,梁小容,李彩新,古菊. 高分子材料科學(xué)與工程. 2016(12)
[9]改性微晶纖維素的制備及其對(duì)丁苯橡膠性能的影響[J]. 劉玄,陳福林,白二雷,岑蘭,周彥豪. 橡膠工業(yè). 2015(12)
[10]天然橡膠/二氧化硅/微晶纖維素復(fù)合材料的性能研究[J]. 麥東東. 廣東石油化工學(xué)院學(xué)報(bào). 2015(04)
博士論文
[1]基于表面和界面作用構(gòu)筑聚多糖功能材料[D]. 賀盟.武漢大學(xué) 2014
[2]纖維素溶液行為及新材料構(gòu)建[D]. 覃杏珍.武漢大學(xué) 2012
[3]新型纖維素、甲殼素水凝膠的構(gòu)建、結(jié)構(gòu)和性能[D]. 常春雨.武漢大學(xué) 2011
[4]ZnO有序多孔薄膜的模板組裝及電極性能[D]. 劉志鋒.天津大學(xué) 2006
碩士論文
[1]檳榔纖維素短纖維增強(qiáng)天然膠乳復(fù)合材料制備機(jī)理與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 朱曉瑤.青島科技大學(xué) 2019
[2]納米纖維素及其聚乙烯醇復(fù)合材料的制備與性能[D]. 沈佩瑤.華南理工大學(xué) 2019
[3]微晶纖維素雜化改性及其對(duì)橡膠性能的影響研究[D]. 梁云昊.青島科技大學(xué) 2017
[4]天然橡膠/炭黑/秸稈納米纖維素相容性的研究[D]. 黃仕文.華南理工大學(xué) 2017
[5]纖維素短纖維精細(xì)預(yù)分散母膠粒的制備以及填充橡膠復(fù)合材料性能的研究[D]. 石洋.北京化工大學(xué) 2016
[6]酶處理結(jié)合機(jī)械法分離納米纖維素的特性研究[D]. 王超.南京林業(yè)大學(xué) 2015
[7]納米纖維素基功能彈性體的制備及性能研究[D]. 王志飛.北京化工大學(xué) 2015
[8]功能納米微晶纖維素的制備改性及其應(yīng)用研究[D]. 謝紹祥.武漢理工大學(xué) 2014
[9]纖維素?zé)o水磷酸溶解體系的研究[D]. 周剛.北京服裝學(xué)院 2008
[10]導(dǎo)電聚合物復(fù)合膜的制備及性能研究[D]. 尚秀麗.西北師范大學(xué) 2005
本文編號(hào):2928036
【文章來(lái)源】:青島科技大學(xué)山東省
【文章頁(yè)數(shù)】:81 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
abstract
第一章 緒論
1.1 研究背景及目的
1.2 纖維素的研究以及發(fā)展?fàn)顩r
1.2.1 納米纖維素的性質(zhì)及應(yīng)用
1.2.2 納米纖維素的制備
1.3 纖維素的溶解
1.3.1 衍生化法溶解纖維素
1.3.2 直接法溶解纖維素
1.4 纖維素/堿/尿素水溶液的研究以及應(yīng)用
1.4.1 堿/尿素水溶液溶解機(jī)理
1.4.2 纖維素/堿/尿素水溶液的性質(zhì)
1.4.3 堿尿素體系溶解纖維素溶液的應(yīng)用
1.5 纖維素在橡膠領(lǐng)域中的應(yīng)用
1.6 本研究?jī)?nèi)容
第二章 纖維素析出行為的影響因素及NCC/NR的制備
2.1 引言
2.1.1 丁達(dá)爾效應(yīng)在纖維素析出過(guò)程中的應(yīng)用
2.1.2 膠乳和破乳劑對(duì)纖維素溶液的影響
2.2 實(shí)驗(yàn)部分
2.2.1 實(shí)驗(yàn)用原料及藥品
2.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟
2.2.3 表征方法
2.3 纖維素的析出形貌及纖維素析出的影響因素
2.3.1 析出纖維素的微觀形貌
2.3.2 去離子水稀釋對(duì)纖維素析出的影響
2.3.3 溫度對(duì)纖維素析出的影響因素。
2.3.4 破乳劑對(duì)纖維素析出的影響因素
2.4 NCC/NR復(fù)合材料的制備以及破乳工藝對(duì)其性能的影響
2.4.1 破乳工藝對(duì)NCC/NR復(fù)合材料的物理性能的影響
2.4.2 破乳工藝對(duì)NCC/NR復(fù)合材料微觀形貌的影響
2.5 本章小結(jié)
第三章 共凝沉法構(gòu)建NCC/NR復(fù)合材料
3.1 引言
3.2 實(shí)驗(yàn)部分
3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料
3.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
3.2.3 纖維素水溶液的制備
3.2.4 納米晶纖維素在天然膠乳中的共凝沉
3.2.5 納米晶纖維素在稀釋的天然膠乳中的共凝沉
3.2.6 NCC/NR復(fù)合材料的成型加工工藝
3.2.7 NCC/NR復(fù)合材料的測(cè)試與表征方法
3.3 結(jié)果與討論
3.3.1 共凝沉工藝對(duì)NCC/NR復(fù)合材料的物理性能的影響
3.3.2 共凝沉工藝制備NCC/NR復(fù)合材料的微觀形貌
3.4 膠乳黏度對(duì)構(gòu)建NCC/NR復(fù)合材料的影響
3.4.1 膠乳黏度對(duì)NCC/NR復(fù)合材料的物理性能的影響
3.4.2 膠乳黏度對(duì)NCC/NR復(fù)合材料的微觀形貌的影響
3.5 本章小結(jié)
第四章 原位析出法制備NCC/NR復(fù)合材料
4.1 引言
4.2 實(shí)驗(yàn)部分
4.2.1 升溫稀釋法制備NCC/NR復(fù)合材料
4.2.2 乙酸調(diào)節(jié)法制備NCC/NR納米復(fù)合材料
4.2.3 NCC/NR復(fù)合材料的成型加工工藝及測(cè)試表征方法
4.3 結(jié)果與討論
4.3.1 升溫及稀釋對(duì)NCC/NR復(fù)合材料的物理性能的影響
4.3.2 升溫稀釋法制備NCC/NR復(fù)合材料的微觀形貌
4.3.3 乙酸調(diào)節(jié)法制備NCC/NR復(fù)合材料的物理性能
4.3.4 乙酸調(diào)節(jié)對(duì)纖維素溶液的影響
4.3.5 乙酸調(diào)節(jié)法制備NCC/NR復(fù)合材料的微觀形貌
4.4 本章小結(jié)
第五章 纖維素/ZnO雜化體的構(gòu)建以及在天然橡膠中的補(bǔ)強(qiáng)作用
5.1 引言
5.2 實(shí)驗(yàn)部分
5.2.1 實(shí)驗(yàn)原料
5.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
5.2.3 NCC-ZnO/NR復(fù)合材料的制備
5.2.4 NCC/NR復(fù)合材料的成型加工工藝
5.2.5 NCC/NR復(fù)合材料的測(cè)試與表征方法
5.3 結(jié)果與討論
5.3.1 硝酸鋅對(duì)纖維素溶液的影響
5.3.2 NCC-ZnO復(fù)合材料的微觀形貌
5.3.3 不同形貌的NCC-ZnO雜化體對(duì)天然膠硫化性能的影響
5.3.4 不同形貌的NCC-ZnO雜化體對(duì)天然膠物理性能的影響
5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]天然纖維填料及其對(duì)橡膠性能的影響[J]. 符堯. 橡膠參考資料. 2019(04)
[2]不同形貌納米纖維素對(duì)天然橡膠力學(xué)性能的影響[J]. 張春梅,翟天亮,姜婷麗,游曼. 橡膠工業(yè). 2019(07)
[3]偶聯(lián)劑Si69改性秸稈納米纖維素對(duì)炭黑補(bǔ)強(qiáng)天然橡膠性能的影響[J]. 鄢冬,黃仕文,古菊. 橡膠工業(yè). 2019(06)
[4]纖維素納米纖絲-碳納米管/天然橡膠柔性導(dǎo)電彈性體的合成與性能[J]. 韓景泉,陸凱悅,岳一瑩,梅長(zhǎng)彤,王慧祥,嚴(yán)鵬彬,徐信武. 新型炭材料. 2018(04)
[5]微晶纖維素-二氧化硅雜化體的制備及應(yīng)用研究[J]. 劉曉玲,王麗麗,石曉凱,孫舉濤. 橡膠工業(yè). 2018(01)
[6]《天然高分子改性材料及應(yīng)用》教學(xué)改革與實(shí)踐[J]. 牛慶媛,高可政. 廣州化工. 2017(16)
[7]硅烷偶聯(lián)劑KH-550對(duì)納米晶纖維素/炭黑/天然橡膠復(fù)合材料性能的影響[J]. 古菊,林路,覃樹成,羅遠(yuǎn)芳,賈德民. 橡膠工業(yè). 2017(05)
[8]廢紙纖維素納米晶對(duì)炭黑補(bǔ)強(qiáng)天然橡膠的硫化特性及加工性能的影響[J]. 汪娟,黃飛,黃仕文,梁小容,李彩新,古菊. 高分子材料科學(xué)與工程. 2016(12)
[9]改性微晶纖維素的制備及其對(duì)丁苯橡膠性能的影響[J]. 劉玄,陳福林,白二雷,岑蘭,周彥豪. 橡膠工業(yè). 2015(12)
[10]天然橡膠/二氧化硅/微晶纖維素復(fù)合材料的性能研究[J]. 麥東東. 廣東石油化工學(xué)院學(xué)報(bào). 2015(04)
博士論文
[1]基于表面和界面作用構(gòu)筑聚多糖功能材料[D]. 賀盟.武漢大學(xué) 2014
[2]纖維素溶液行為及新材料構(gòu)建[D]. 覃杏珍.武漢大學(xué) 2012
[3]新型纖維素、甲殼素水凝膠的構(gòu)建、結(jié)構(gòu)和性能[D]. 常春雨.武漢大學(xué) 2011
[4]ZnO有序多孔薄膜的模板組裝及電極性能[D]. 劉志鋒.天津大學(xué) 2006
碩士論文
[1]檳榔纖維素短纖維增強(qiáng)天然膠乳復(fù)合材料制備機(jī)理與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 朱曉瑤.青島科技大學(xué) 2019
[2]納米纖維素及其聚乙烯醇復(fù)合材料的制備與性能[D]. 沈佩瑤.華南理工大學(xué) 2019
[3]微晶纖維素雜化改性及其對(duì)橡膠性能的影響研究[D]. 梁云昊.青島科技大學(xué) 2017
[4]天然橡膠/炭黑/秸稈納米纖維素相容性的研究[D]. 黃仕文.華南理工大學(xué) 2017
[5]纖維素短纖維精細(xì)預(yù)分散母膠粒的制備以及填充橡膠復(fù)合材料性能的研究[D]. 石洋.北京化工大學(xué) 2016
[6]酶處理結(jié)合機(jī)械法分離納米纖維素的特性研究[D]. 王超.南京林業(yè)大學(xué) 2015
[7]納米纖維素基功能彈性體的制備及性能研究[D]. 王志飛.北京化工大學(xué) 2015
[8]功能納米微晶纖維素的制備改性及其應(yīng)用研究[D]. 謝紹祥.武漢理工大學(xué) 2014
[9]纖維素?zé)o水磷酸溶解體系的研究[D]. 周剛.北京服裝學(xué)院 2008
[10]導(dǎo)電聚合物復(fù)合膜的制備及性能研究[D]. 尚秀麗.西北師范大學(xué) 2005
本文編號(hào):2928036
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