隨著廢棄聚合物造成的環(huán)境問題日益嚴(yán)重,天然高分子材料因其可再生,可降解,儲量豐富,被廣泛研究和開發(fā),以期替代傳統(tǒng)聚合物。纖維素和甲殼素是世界上儲量最豐富的天然高分子,來源廣泛,具有良好的生物相容性。纖維素納米纖維和甲殼素納米纖維分別是纖維素和甲殼素的衍生物,制備方式多種多樣,不同的制備方式會產(chǎn)生不同尺寸,不同性能的納米纖維素。就目前而言,國際上采用最多的制備方式為機(jī)械法和酸水解法。但是,機(jī)械法耗能大,而酸水解法會產(chǎn)生污染,這兩種方法都不利于環(huán)境保護(hù)以及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。納米纖維素因具有高比表面積,高拉伸強(qiáng)度等優(yōu)異的性能被用來制備復(fù)合膜,高透明涂層等材料。本研究選取純化的紙漿板為原料,利用馬來酸酐酯化和超聲波破碎的方法來制備纖維素納米纖維,研究了干法、半干法和濕法三種不同酯化方式對纖維素納米纖維尺寸的影響。隨后,制備纖維素納米纖維和甲殼素納米纖維懸浮液,并分別用不同濃度懸浮液在不同溫度下制備涂層。最后,利用全氟辛酸以及全氟辛酸鈉作為改性劑,對纖維素納米纖維和甲殼素納米纖維進(jìn)行改性并制備涂層。對比不同的改性方式以及改性后涂層的性能差異。通過掃描電子顯微鏡（SEM）,傅里葉變換紅外光譜（FT-... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

纖維素結(jié)構(gòu)圖[6]

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文2圖1.2甲殼素結(jié)構(gòu)圖[9]Fig1.2Thestructureofchitin[9]制備纖維素納米纖維和甲殼素納米纖維的方法很多，主要有機(jī)械法，酸解法和化學(xué)改性的方法[13]。然而機(jī)械法耗能巨大，例如使用機(jī)械設(shè)備在分離納米纖維的過程中，會消耗大約2104-3104千瓦/噸能量，在某些情況下甚至達(dá)到7104千瓦/噸能量[14]。酸水解法產(chǎn)生的廢液會造成污染。因此，這兩種傳統(tǒng)的方法對環(huán)境都不友好。目前化學(xué)預(yù)處理結(jié)合機(jī)械處理的方法被廣泛應(yīng)用[15]。此外，纖維素納米纖維和甲殼素納米纖維都具有質(zhì)量輕，透明性高的優(yōu)點(diǎn)[16]，所以二者都是制備透明涂層的優(yōu)秀基材�；瘜W(xué)改性制備的納米纖維相較于天然的納米纖維更易形成致密和均勻的涂層。但是，纖維素納米纖維和甲殼素納米纖維的分子表面都存在大量的羥基和羧基，在濕潤的環(huán)境中極易溶脹破壞涂層的性能，故而有必要對納米纖維或者制備的涂層進(jìn)行改性處理[17]。本研究以純化的紙漿板為原料，馬來酸酐為酯化劑，通過控制加水量來改變酯化條件，將酯化改性后的纖維素酯進(jìn)行超聲波后處理制備纖維素納米纖維。之后，利用纖維素納米纖維和甲殼素納米纖維作為基材，以透明玻璃載玻片為基底，制備納米纖維透明涂層，并研究其各項(xiàng)性能。最后，對涂層進(jìn)行改性處理，以期在不降低其透明性的前提下，通過改善涂層表面活性來改善表面潤濕性。與此同時(shí)，對纖維素納米纖維和甲殼素納米纖維進(jìn)行改性處理，將改性后的纖維素納米纖維和甲殼素納米纖維作為涂液，再次制備涂層，并研究其性能。研究的主要意義首先是能夠?yàn)橐约垵{或者廢棄的天然高分子材料制備納米纖維提供新的思路和借鑒，同時(shí)也為生物質(zhì)納米纖維制備光學(xué)涂層和表面改性提供新的參考。

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文4理生產(chǎn)纖維素納米纖維的方法，通過超聲波處理得到了直徑為10nm–20nm，長度為50nm–250nm的桿狀結(jié)構(gòu)纖維素納米纖維。由此可見，利用不同的原料，通過不同的預(yù)處理和分解方法可以獲得具有不同性能特征的纖維素納米纖維，例如直徑，長度，結(jié)晶度指數(shù)和熱分解溫度等性能。這些制備纖維素納米纖維的方法，雖然將酸水解法和機(jī)械法結(jié)合起來中和了只單純利用單個(gè)方法造成的弊端，但是仍存在一些環(huán)境污染問題。圖1.3木材中纖維素納米纖維的分級結(jié)構(gòu)[18]Fig1.3HierarchicalstructuresofCNFsinwood[18]圖1.4纖維素納米纖維的結(jié)構(gòu)表征和制備方法時(shí)間軸[24]Fig1.4TimelineofthestructuralcharacterizationandpreparationmethodsofCNFs[24]1.2.2甲殼素納米纖維的制備研究現(xiàn)狀甲殼素纖維廣泛分布在節(jié)肢動物的外骨骼，軟體動物和真菌中，其微纖維嵌入在蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)中[37,38]。纖維素和甲殼素是自然界中存量和分布最廣的天然高分子材料。甲殼素纖維作為一種材料引起人們的興趣始于20世紀(jì)20年代，當(dāng)時(shí)市場對低成本纖維的壓力促進(jìn)了人造絲的研究，不久，人造絲被合成聚合物纖維所取代[39]。自20世紀(jì)70年代以來，與甲殼素最相關(guān)的化學(xué)實(shí)體化合物殼聚糖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]涂層附著力測試方法分析比較[J]. 江水旺,陶乃旺,王華清.  上海涂料. 2015(07)
[2]結(jié)構(gòu)化仿生表面的制備及其應(yīng)用[J]. 錢嘉斌,劉德榮,沈彬,吳忠,胡文彬,劉磊.  功能材料. 2015(08)
[3]馬來酸酐酯化變性對淀粉漿料的影響[J]. 王苗,祝志峰.  紡織學(xué)報(bào). 2013(05)



本文編號：3591326