纖維素作為可再生的天然高分子,具有極好的生物相容性、降解性等特點,其精細化產(chǎn)物納米纖維素除具有上述特征外還具備一些更優(yōu)異的理化特性,而同樣來源于生物質(zhì)的聚乳酸聚合物強度高、可生物降解,具有傳統(tǒng)石油基塑料無法比擬的優(yōu)勢,目前在3D打印領(lǐng)域廣泛使用。為改善現(xiàn)有用于3D打印的聚乳酸存在的一些缺陷,通過不同的工藝將納米纖維素添加到聚乳酸基體中,制備出具有更好性能的3D打印原料就具有重要的現(xiàn)實意義。本研究以微晶纖維素和聚乳酸顆粒為原料,通過酶解結(jié)合高壓均質(zhì)的方法制備出了纖維素納米纖維。分別用溶液共混結(jié)合熱壓成型工藝和熔融共混擠出工藝制備出了纖維素納米纖維/聚乳酸復合膜以及纖維素納米纖維/聚乳酸3D打印復合線材。表征和測試結(jié)果表明通過酶解高壓均質(zhì)可以制備尺寸均一的纖維素納米纖維,溶液共混法和熔融共混法都可以將纖維素納米纖維成功的分散于聚乳酸基體中,纖維素納米纖維對復合材料的部分性能起到一定的改善和增強效果。制備出的3D打印復合線材打印效果良好。本論文主要分為以下三個部分:（1）通過酶解預(yù)處理微晶纖維素,隨后高壓均質(zhì)進行處理并控制均質(zhì)次數(shù),結(jié)果表明,酶解2 h的微晶纖維素通過10次均質(zhì)過程即可得到尺... 

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 纖維素概述
        1.2.1 纖維素的結(jié)構(gòu)
        1.2.2 納米纖維素及其制備方法
        1.2.3 納米纖維素的改性
    1.3 納米纖維素/聚乳酸復合材料制備的研究進展
    1.4 3D打印概述
        1.4.1 常用3D打印技術(shù)的分類
        1.4.2 生物基材料應(yīng)用于3D打印的研究進展
    1.5 本課題研究目的和內(nèi)容
        1.5.1 研究目的
        1.5.2 研究內(nèi)容
        1.5.3 本研究創(chuàng)新點
        1.5.4 研究路線
第二章 酶解結(jié)合高壓均質(zhì)制備纖維素納米纖維
    2.1 引言
    2.2 實驗材料與儀器
        2.2.1 實驗材料
        2.2.2 儀器設(shè)備
    2.3 實驗方法
        2.3.1 纖維素酶解預(yù)處理
        2.3.2 纖維素納米纖維（CNF）的制備
    2.4 測試與表征
        2.4.1 粒度分布
        2.4.2 場發(fā)射掃描電鏡（FE-SEM）分析
        2.4.3 透射電鏡（TEM）分析
        2.4.4 紅外光譜（FTIR）分析
        2.4.5 X 射線衍射（XRD）分析
        2.4.6 熱失重（TGA）分析
    2.5 實驗結(jié)果和討論
        2.5.1 原料形態(tài)和均質(zhì)產(chǎn)物沉降性能
        2.5.2 粒度分布及比表面積
        2.5.3 高壓均質(zhì)后纖維素掃描電鏡分析
        2.5.4 透射電鏡分析
        2.5.5 傅里葉紅外光譜分析
        2.5.6 X射線衍射分析
        2.5.7 熱穩(wěn)定性分析
    2.6 本章小結(jié)
第三章 纖維素納米纖維/聚乳酸復合材料的制備與表征
    3.1 引言
    3.2 實驗材料與儀器
        3.2.1 實驗材料
        3.2.2 儀器設(shè)備
    3.3 實驗方法
        3.3.1 纖維素納米纖維的制備
        3.3.2 纖維素納米纖維的干燥處理
        3.3.3 復合材料的制備
    3.4 測試與表征
        3.4.1 場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)分析
        3.4.2 傅里葉紅外光譜（FTIR）分析
        3.4.3 紫外/可見分光光度計測試
        3.4.4 X 射線衍射（XRD）分析
        3.4.5 熱失重（TGA）分析
        3.4.6 差示掃描量熱（DSC）分析
        3.4.7 力學性能分析
    3.5 結(jié)果和討論
        3.5.1 纖維素納米纖維冷凍干燥及細化處理后形貌
        3.5.2 傅里葉紅外光譜分析
        3.5.3 紫外/可見分光光度計測試
        3.5.4 X射線衍射分析
        3.5.5 熱學性能分析
        3.5.6 熱穩(wěn)定性分析
        3.5.7 力學性能分析
    3.6 本章小結(jié)
第四章 聚乳酸/纖維素納米纖維3D打印復合線材的制備與表征
    4.1 引言
    4.2 實驗材料與儀器
        4.2.1 實驗材料
        4.2.2 儀器設(shè)備
    4.3 實驗方法
        4.3.1 纖維素納米纖維的制備
        4.3.2 纖維素納米纖維的干燥處理
        4.3.3 吸水率測試緩沖液配制
        4.3.4 聚乙二醇用量對3D打印線材成型的影響
        4.3.5 3D打印復合線材的制備
    4.4 測試與表征
        4.4.1 場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)分析
        4.4.2 力學性能分析
        4.4.3 紅外光譜（FTIR）分析
        4.4.4 X-射線衍射（XRD）分析
        4.4.5 熱失重（TG）分析
        4.4.6 差示掃描量熱（DSC）分析
        4.4.7 等溫熔體結(jié)晶行為分析
        4.4.8 吸水率測試
        4.4.9 FDM打印機打印測試
    4.5 結(jié)果與討論
        4.5.1 復合線材拉伸性能及斷面形貌
        4.5.2 傅里葉紅外光譜分析
        4.5.3 X射線衍射分析
        4.5.4 熱穩(wěn)定性分析
        4.5.5 差示掃描量熱分析
        4.5.6 等溫熔體結(jié)晶行為分析
        4.5.7 吸水率測試
        4.5.8 FDM 3D打印機測試
    4.6 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻
致謝
碩士期間發(fā)表的學術(shù)論文及其他科研成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]不同相對分子質(zhì)量聚乙二醇增塑聚乳酸共混物的制備與性能[J]. 吳盾,李會麗,陸穎,周安,曹崢,劉春林.  高分子材料科學與工程. 2017(05)
[2]3D打印生物質(zhì)基復合材料研究進展及應(yīng)用前景[J]. 劉俊,孫璐姍,王錢錢,孫建中.  生物產(chǎn)業(yè)技術(shù). 2017(03)
[3]雜交狼尾草中納米纖維素的提取和表征[J]. 張孟賀,常福祥,鐘小仙,孫建中,喬冠軍.  材料開發(fā)與應(yīng)用. 2017(01)
[4]UVA及UVB誘導人皮膚光生物學反應(yīng)差異的研究進展[J]. 胡青梅,景海霞,雷鐵池.  臨床與病理雜志. 2017(01)
[5]納米原纖化纖維素物化特性表征[J]. 張美云,劉強,李金寶.  陜西科技大學學報(自然科學版). 2016(06)
[6]楊木木粉/聚乳酸復合材料的制備及其在3D打印上的應(yīng)用[J]. 許民,畢永豹,宋永明.  科技導報. 2016(19)
[7]毛竹納米纖維素的烷基化改性[J]. 何文,李吉平,金輝,田佳西.  南京林業(yè)大學學報(自然科學版). 2016(02)
[8]3D打印技術(shù)研究現(xiàn)狀和關(guān)鍵技術(shù)[J]. 張學軍,唐思熠,肇恒躍,郭紹慶,李能,孫兵兵,陳冰清.  材料工程. 2016(02)
[9]TEMPO/NaBr/NaClO氧化對納米微晶纖維素性能的影響[J]. 姚文潤,徐清華,靳麗強,程正亮,高揚.  林產(chǎn)化學與工業(yè). 2015(02)
[10]干燥方式對再生納米纖維素結(jié)構(gòu)及性能的影響[J]. 劉歡,尹嬋,魏曉奕,李積華,李特,王飛.  化工新型材料. 2015(02)

博士論文
[1]納米纖維素改性聚乳酸復合材料及增容機理研究[D]. 王璇.北京林業(yè)大學 2016

碩士論文
[1]聚乳酸/納米纖維素復合材料結(jié)構(gòu)、性能及超臨界CO2發(fā)泡研究[D]. 林夢霞.鄭州大學 2014
[2]離子液體中再生纖維素膜的制備及性能研究[D]. 張曉艷.廣西大學 2013
[3]聚乳酸/乙�；{米纖維素晶須復合材料的制備及其性能研究[D]. 邢博.石家莊鐵道大學 2013



本文編號：3712633