大麻納米纖維素的制備、表征及應(yīng)用研究.pdf

1、環(huán)境意識(shí)的增加,垃圾處理以及全球氣候暖化問題使得各國政府不得不通過立法來加以約束。另一方面,來自于農(nóng)業(yè)或木材產(chǎn)品中的可再生資源已成為一種新的工業(yè)產(chǎn)品或能源資源。從這些物質(zhì)中提取出來的天然纖維目前廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域,如紡織,制漿造紙工業(yè)以及塑料工業(yè)。同時(shí),隨著納米技術(shù)的發(fā)展,人們開始關(guān)注從天然纖維中制備納米纖維。
　　 在本項(xiàng)目(研究)中始終關(guān)注大麻納米纖維素的提取及其應(yīng)用。通過新的納米纖維素的制備方法,利用RSM對(duì)大麻納米纖維素的

2、制備實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì),結(jié)果顯示:當(dāng)時(shí)間4 h,溫度65℃,潤脹劑用量4-4.18％,氧化劑用量為60-62.29％,可以獲得得率超過50％的納米纖維素。NTA的測(cè)定,AFM、FEG-SEM的表面形貌觀測(cè)相繼證實(shí),采用超聲波／氧化降解的方法,經(jīng)過條件的優(yōu)化可以較好制備出納米纖維素顆粒。盡管在降解過程中部分纖維素上C2,C3和C6的羥基會(huì)被氧化,但這些氧化并未對(duì)納米纖維素的結(jié)晶指數(shù)造成負(fù)面影響,XRD的測(cè)定顯示了采用超聲波／氧化降解所制得的納米

3、纖維素同樣具有較高的結(jié)晶度。不過DSC測(cè)定的結(jié)果則顯示納米纖維素的熱穩(wěn)定性弱于大麻紗線。
　　 研究大麻纖維的納米纖維素改性時(shí),對(duì)纖維的位錯(cuò)系統(tǒng)展開了研究。力學(xué)測(cè)定結(jié)果顯示,經(jīng)DTAB-納米纖維素改性后大麻纖維的彈性模量、拉伸應(yīng)變以及拉伸應(yīng)力這三種力學(xué)性能參數(shù)的增加值在90.74～176.54％波動(dòng)。通過FEG-SEM觀測(cè),清晰的觀察到納米纖維素對(duì)纖維的改性結(jié)果:納米纖維素通過兩種途徑對(duì)大麻纖維進(jìn)行“修復(fù)”,即(1)填充于大麻纖

4、維中纖絲之間,或在纖絲之間部分形成薄膜而“修復(fù)”纖維,(2)通過填充大麻纖維的溝狀條紋而實(shí)現(xiàn)對(duì)大麻纖維的“修復(fù)”。通過XPS研究,進(jìn)一步推測(cè)納米纖維素對(duì)于纖維的“修復(fù)”還可能通過羥醛縮合反應(yīng)的方式對(duì)纖維進(jìn)行修復(fù)。XRD的測(cè)定結(jié)果顯示:較高的結(jié)晶指數(shù)出現(xiàn)在pH值為11-12,DTAB添加量在0.1左右的區(qū)域。界面的XPS研究顯示:DTAB-納米纖維素改性纖維后,能較好的提高纖維與樹脂間的界面相容性。采用ATR-FTIR差譜分析技術(shù)對(duì)界面的

5、研究進(jìn)一步顯示:這種相容性的提高可能是纖維通過酯化反應(yīng)的方式對(duì)聚酯進(jìn)行作用。
　　 環(huán)氧樹脂的納米纖維素復(fù)合研究時(shí),DETA作為納米纖維素的改性劑,采用高溫和冷凍干燥方式對(duì)納米纖維素進(jìn)行改性。以DETA高溫處理納米纖維素為增強(qiáng)劑,研究了固化溫度與納米纖維素添加量對(duì)環(huán)氧樹脂力學(xué)性能的影響,結(jié)果顯示:當(dāng)固化溫度為130℃,納米纖維素添加量為0.035％時(shí),復(fù)合物的力學(xué)性能最佳。采用DETA冷凍干燥處理納米纖維素時(shí),當(dāng)DETA相對(duì)用量