本文關(guān)鍵詞：纖維素氣凝膠功能材料的制備

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【摘要】：氣凝膠是一種新型的具備多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的物質(zhì),具有孔隙率高、比表面積大和密度輕等優(yōu)點。纖維素氣凝膠擁有許多優(yōu)異的特點,如生物可再生性、生物相容性和生物可降解性等。纖維素的分子結(jié)構(gòu)中存在大量的活潑羥基,易于發(fā)生化學(xué)反應(yīng),如磺化、酯化、醚化、交聯(lián)。經(jīng)改性后的纖維素氣凝膠在催化、分離、藥物傳輸和組織工程等眾多方面都有廣泛研究。本文首先以纖維素微纖(CF)為原料,通過冷凍干燥法制得纖維素微纖(CF)氣凝膠。由于純CF氣凝膠的機(jī)械性能較低,為了增加CF氣凝膠的強(qiáng)度,用乙烯基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑(VTMO)對CF進(jìn)行化學(xué)交聯(lián),經(jīng)冷凍干燥制備出硅烷改性的纖維素氣凝膠(SA),使用掃描電子顯微鏡(SEM)、傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)、機(jī)械性能測試等對氣凝膠的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行分析。結(jié)果顯示,此方法制得的SA氣凝膠,密度為12.3 mg/cm3,孔隙率為99.4%,水滴與氣凝膠表面的接觸角達(dá)160°,其疏水效果顯著。應(yīng)力應(yīng)變曲線表明改性后的纖維素氣凝膠有較強(qiáng)的機(jī)械性能,可以達(dá)到62 KPa壓縮,回彈性可以恢復(fù)到52.9%,其比表面積可以達(dá)到11.3 cm2/g。而且其熱穩(wěn)定性比純CF氣凝膠的初始分解溫度提高了23℃。由于纖維素在增強(qiáng)聚合物性能上有著廣泛的應(yīng)用,前人已采用許多的方法如原位聚合法、共混法等制備出纖維素/聚合物復(fù)合材料。本文采用一種新型的方法,以纖維素氣凝膠為模板來制備纖維素微纖/聚合物復(fù)合材料。由于纖維素微纖之間有許多的羥基存在,其強(qiáng)極性會造成其在有機(jī)基質(zhì)中的不可逆團(tuán)聚,因此在兩者直接混合之前有必要對cf進(jìn)行表面疏水改性。本文在制備纖維素/聚合物復(fù)合材料之前,首先制備出硅烷改性的sa氣凝膠。為了使sa均勻分散到聚合物基體中,分別通過以下兩種途徑制出不同的聚合物/纖維素氣凝膠復(fù)合材料。第一種,以氣凝膠為基體,用三種單體(甲基丙烯酸單體mma,苯乙烯st,丙烯酸正丁酯ba)在其中與乙烯基進(jìn)行原位聚合,得到聚苯乙烯/纖維素氣凝膠復(fù)合材料。其復(fù)合材料形成的孔徑分布均勻,聚合物在氣凝膠孔徑周圍規(guī)則分布,并且其熱穩(wěn)定性高,它的分解溫度達(dá)到至少400℃才會分解。第二種,以氣凝膠為模板,直接與聚合物pmma配成的溶液共混,然后熱壓法制備pmma/纖維素氣凝膠復(fù)合材料。此途徑制備的復(fù)合材料膜表面平滑,從膜的截面可見看到聚合物分布在纖維素微纖周圍,且復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性得到很大的改善。研究表明,隨著硅烷改性的sa氣凝膠含量的增加硅烷化纖維素微纖/pmma復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度先上升后下降,當(dāng)sa氣凝膠含量為8%時,該復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大為31.8mpa。本文還采用巰基-烯點擊反應(yīng)將不同的功能基團(tuán)(氨基、羧基)引入到sa氣凝膠中,制備出羧基化(sa-mpa)和氨基化(sa-cys)的纖維素氣凝膠。并采用掃描電子顯微鏡、紅外光譜儀等對氣凝膠進(jìn)行測試與表征,探究羧基化(SA-MPA)和氨基化(SA-Cys)的纖維素氣凝膠對不同結(jié)構(gòu)與類型的染料的吸附,實驗表明,改性氣凝膠對染料具有良好的吸附能力。同時,SA-MPA氣凝膠具有水下疏油親水的特性,它的這種特性可以實現(xiàn)油水混合物和油水乳液的分離。
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ427.26

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 徐超;周斌;解德濱;沈軍;倪星元;徐展;;超低密度SiO2氣凝膠快速制備的新方法[J];材料導(dǎo)報;2006年06期

2 何方;趙紅雨;趙海雷;崔巍;徐三魁;;氣凝膠材料研究的新進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報;2007年12期

3 ;氣凝膠，改變世界的神奇材料[J];高科技與產(chǎn)業(yè)化;2008年01期

4 沈軍，王玨，吳翔;氣凝膠──一種結(jié)構(gòu)可控的新型功能材料[J];材料科學(xué)與工程;1994年03期

5 王玨,沈軍;有機(jī)氣凝膠和碳?xì)饽z的研究與應(yīng)用[J];材料導(dǎo)報;1994年04期

6 王玨，周斌，吳衛(wèi)東，，沈軍;硅氣凝膠材料的研究進(jìn)展[J];功能材料;1995年01期

7 ;利用離子液體制造二氧化硅氣凝膠[J];現(xiàn)代化工;2000年08期

8 李冀輝,胡勁松;有機(jī)氣凝膠研究進(jìn)展(Ⅰ)──有機(jī)氣凝膠發(fā)現(xiàn)、制備與分析[J];河北師范大學(xué)學(xué)報;2001年03期

9 李冀輝,胡勁松;有機(jī)氣凝膠研究進(jìn)展(Ⅱ)——有機(jī)氣凝膠的特性與應(yīng)用[J];河北師范大學(xué)學(xué)報;2001年04期

10 劉茜;固體空氣——氣凝膠在服裝和建筑中的應(yīng)用[J];國外紡織技術(shù);2004年05期

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1 蔡杰;張俐娜;Shigenori Kuga;;高強(qiáng)度纖維素/SiO2氣凝膠的結(jié)構(gòu)和性能[A];2009年全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會論文摘要集（下冊）[C];2009年

2 姚先周;胡子君;孫陳誠;李俊寧;張宏波;;二氧化硅氣凝膠微結(jié)構(gòu)的熱設(shè)計[A];復(fù)合材料：創(chuàng)新與可持續(xù)發(fā)展(下冊)[C];2010年

3 劉世明;王慧;曾令可;;納米SiO_2氣凝膠的性能表征與分形維數(shù)[A];中國顆粒學(xué)會第六屆學(xué)術(shù)年會暨海峽兩岸顆粒技術(shù)研討會論文集（下）[C];2008年

4 鄧忠生;黃耀東;魏建東;楊靖;王玨;沈軍;陳玲燕;吳愛梅;;二氧化硅氣凝膠的表面修飾研究[A];第四屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];2001年

5 劉寧;符若文;;球狀有機(jī)氣凝膠及其炭氣凝膠的結(jié)構(gòu)[A];2004年中國材料研討會論文摘要集[C];2004年

6 常智;趙海雷;何方;仇衛(wèi)華;周國治;曲選輝;;摻雜纖維的硅石氣凝膠的結(jié)構(gòu)與性能[A];華北地區(qū)硅酸鹽學(xué)會第八屆學(xué)術(shù)技術(shù)交流會論文集[C];2005年

7 王玨;沈軍;張波;蔣偉陽;陸獻(xiàn)平;;有機(jī)氣凝膠的熱傳輸機(jī)理研究[A];第二屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];1995年

8 任洪波;張林;杜愛民;;快速制備塊狀氧化鐵氣凝膠的研究[A];第八屆全國核靶技術(shù)學(xué)術(shù)交流會論文摘要集[C];2004年

9 楊大祥;馮堅;周新貴;張長瑞;王娟;張浩;;低溫下酸/堿兩步法制備氧化硅氣凝膠[A];全國第三屆溶膠—凝膠科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2004年

10 趙南;馮堅;姜勇剛;高慶福;馮軍宗;;耐高溫氣凝膠隔熱材料[A];2011·中國絕熱節(jié)能材料協(xié)會年會論文集[C];2011年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 本報記者 潘未末;年創(chuàng)產(chǎn)值20億 氣凝膠蘊含驚人商機(jī)[N];深圳特區(qū)報;2009年

2 本報記者 陳龍;“藍(lán)煙”裊裊向市場[N];中國航天報;2012年

3 西藏圣一新能源股份公司研究院院長 李光武;氣凝膠：可以改變世界的多功能新材料[N];中國建材報;2013年

4 宏文;二氧化硅氣凝膠有望產(chǎn)業(yè)化[N];中國建材報;2013年

5 戚翔;世界最輕固體將改變世界[N];工人日報;2007年

6 通訊員 何秦江;投資兩億 年產(chǎn)三噸[N];紹興日報;2006年

7 彭紅;中國氣凝膠產(chǎn)品打破美國壟斷局面[N];新華每日電訊;2008年

8 彭紅;氣凝膠產(chǎn)業(yè)化開啟納諾高科有望成最大供應(yīng)商[N];中國質(zhì)量報;2008年

9 通訊員 周煒 朱海洋 記者 潘劍凱;浙大實驗室誕生超輕氣凝膠[N];光明日報;2013年

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1 熊佳慶;基于兩性纖維素的磁性氣凝膠制備及吸附性能研究[D];蘇州大學(xué);2015年

2 何松;二氧化硅氣凝膠及其復(fù)合材料制備與吸附應(yīng)用研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

3 龍濤;塊狀鈦基氣凝膠的制備及光催化降解廢水中有機(jī)污染物實驗研究[D];中國地質(zhì)大學(xué);2016年

4 鄭文芝;二氧化硅氣凝膠研制及其結(jié)構(gòu)性能研究[D];華南理工大學(xué);2010年

5 趙忠強(qiáng);氧化物氣凝膠的制備、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的研究[D];山東大學(xué);2008年

6 徐海s

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