基于纖維素納米晶的生物可降解復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能.pdf

1、近年來，纖維素納米晶(CNC)由于特有的納米尺寸、高比表面積、低密度和高強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)引起了納米科技和納米材料領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，它被大量應(yīng)用于粘合劑、增強(qiáng)材料、特種阻隔薄膜、藥物載體等。作為新一代納米填料，纖維素納米晶越來越多的被用于增強(qiáng)聚合物材料，已被成功地引入到各種聚合物納米復(fù)合材料體系。但纖維素納米晶表面豐富的羥基極易形成分子內(nèi)和分子間氫鍵，限制其在疏水性聚合物材料方面的應(yīng)用。為了提高CNC在疏水性聚合物中的分散性，需要對其進(jìn)行化

2、學(xué)改性?，F(xiàn)有的纖維素納米晶改性工藝較為繁瑣，所以建立高效節(jié)能的改性工藝路徑顯得意義深刻。聚合物/纖維素納米晶復(fù)合材料的研究已有很多，其中涉及生物可降解復(fù)合材料的研究并不多見?，F(xiàn)有的研究工作多為直接研究填充改性纖維素納米晶的復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)及相關(guān)性能，而纖維素納米晶的改性對材料性能影響的內(nèi)在因素、界面評(píng)價(jià)、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系研究還不夠深入。
　　本論文圍繞纖維素納米晶的制備及改性新方法構(gòu)建，以及纖維素納米晶/聚合物復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能方

3、面展開研究，以明確纖維素納米晶在聚合物復(fù)合材料體系結(jié)構(gòu)與性能的影響和控制因素，具體內(nèi)容如下:
　　(1)通過硫酸水解法成功制備了纖維素納米晶，并以產(chǎn)率和尺寸作為酸解條件的評(píng)判指標(biāo)，優(yōu)化水解工藝條件。進(jìn)一步的創(chuàng)建了基于有機(jī)溶劑輔助離心連續(xù)制備-改性纖維素納米晶的方法，將原本不連續(xù)的制備和改性的過程連續(xù)化，省去了傳統(tǒng)的冷凍干燥步驟。紅外光譜、核磁共振氫譜及分散性測試證明CNC被成功地改性，并計(jì)算乙?；w維素納米晶的取代度。
　　

4、(2)通過溶液共混法制備聚乳酸(PLA)/纖維素納米晶復(fù)合材料，詳細(xì)研究了相界面結(jié)構(gòu)、流變性能、力學(xué)性能。結(jié)果表明乙?；男阅軌蛎黠@提高CNC與PLA之間的親和性。填充乙酰化纖維素納米晶（aCNC）體系界面層厚度增加，和填充未改性CNC的體系相比，PLA/aCNC體系表現(xiàn)出更低的逾滲閾值。通過原子力顯微鏡的納米力學(xué)性能分析，兩相的界面粘附作用同樣對復(fù)合體系的力學(xué)性能起到了關(guān)鍵的作用。CNC和aCNC對PLA的冷結(jié)晶都起到了成核作用，同時(shí)

5、玻璃態(tài)的聚合物鏈運(yùn)動(dòng)受到阻礙，纖維素納米晶的物理阻隔作用占主導(dǎo)。在熔融結(jié)晶過程中，CNC和aCNC促進(jìn)聚乳酸的熔融結(jié)晶，成核作用占據(jù)主導(dǎo)地位。此外，乙?；男蕴岣吡死w維素納米晶的成核能力，結(jié)果表明PLA/aCNC體系具有更大的成核密度。
　　(3)以不同取代度的aCNC填充聚己內(nèi)酯(PCL)制備復(fù)合材料，通過形貌觀察、界面模量測試等研究聚合物與填料的相容性。在填充未改性CNC的復(fù)合材料中，由于CNC的成核作用，PCL的結(jié)晶溫度（T