Preparation and Characterization of Composite Thin film from Cellulose Nanocrystals and Cationic Polyelectrolytes Utilizing Lay.pdf

1、纖維素是地球上最豐富的天然聚合物，由于它的可再生性、生物可降解性和衍生性，被廣泛應(yīng)用于功能材料體系。纖維素是大部分生物質(zhì)的主要成分，它可以在棉花、木頭、麻囊動物（海洋動物）、綠藻和真菌中找到，還可以由纖維素生產(chǎn)菌合成。我們通過選擇性降解可行性材料，使得纖維素纖維酸性水解，從而產(chǎn)生高度結(jié)晶狀的微粒。得到的這些纖維素納米微晶(CNC)都是膠體尺寸，穩(wěn)定時形成水懸浮液，本文主要研究它的性質(zhì)和應(yīng)用。
　　我們知道水解條件和纖維素本體對得到

2、的納米微晶性質(zhì)是有影響的，例如，更長的水解時間會得到較短的納米微晶，不同的酸類也會影響懸浮液的性質(zhì):鹽酸水解纖維素產(chǎn)生的納米微晶有微弱的表面電荷，而用硫酸水解會得到高度穩(wěn)定的水懸浮液，這是因為表面羧基的酯化提供了帶電的羧酸基團。
　　新型生物基納米復(fù)合材料的發(fā)展是十分重要的，它減少了對化石資源的依賴性，同時符合可持續(xù)發(fā)展的理念。鑒于這種全球性的問題，有著顯著機械性能的CNC引起了更多的關(guān)注。納米復(fù)合材料的設(shè)計需要深度理解其結(jié)構(gòu)與性

3、質(zhì)的關(guān)系。然而，這一矛盾關(guān)系使得我們?nèi)狈NC復(fù)合材料的真正理解。
　　本文通過硫酸水解棉花纖維素漿料得到帶負電荷的CNC，直徑3-4nm，長100-300nm。CNCs與陽離子聚電解質(zhì)，如聚丙烯胺鹽酸鹽(PAH)和聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDDA)，通過層層組裝技術(shù)制備復(fù)合物薄膜。CNC與陽離子聚合物之間的相互作用可利用傅里葉紅外光譜表征。SEM和AFM圖像顯示，個別微晶呈針狀結(jié)構(gòu)均勻分散，大部分結(jié)合產(chǎn)生CNC顆粒，在薄膜表面

4、形成高度無孔的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，PDDA/CNC薄膜表面光滑平整，PAH/CNC相對減弱。此外，我們觀察到PDDA/CNC薄膜的潤濕性比PAH/CNC薄膜更好，這使得它更適合用于制作抗反射薄膜。TGA曲線表明PAH/CNC復(fù)合物比PDDA/CNC表現(xiàn)出更高的熱穩(wěn)定性，同時也說明了PDDA/CNC復(fù)合物含水量更多。
　　除了合成的陽離子電解質(zhì)，CNC還可以與一些天然陽離子聚電解質(zhì)組裝，如殼聚糖(CH)，陽離子瓜爾膠(CGG)和陽離子纖維素(