基于纤维素及其衍生物的纳米复合材料制备及性能探究

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纤维素,由于其来源广泛,价格低廉,同时还有良好的生物相容性等,已经成为最有潜力的绿色包装材料之一。但是,纤维素分子及其链间存在大量的氢键网络,因而难以溶解于常规试剂。其次,纤维素膜阻隔气性能力较差,不耐化学腐蚀、强度有限等不足限制了其应用。因此,对于纤维素及其衍生物的纳米复合膜进行改性探究是必要的。本文利用DMSO/DBU/CO2可逆离子液体溶解体系,将CO2和纤维素的溶解和改性相结合,同时实现了纤维素的均相溶解和纤维素基复合材料的制备。本文进行了以下研究:(1)在DMSO/DBU/CO2可逆离子液体中成功实现了纤维素的均相溶解,50℃下常压通入二氧化碳,反应时间为2 h。之后将纤维素溶液通过真空干燥和去离子水为凝固浴的方法,较为简便地制备出了再生纤维素薄膜。(2)由于溶解后所得为衍生化纤维素,可通过一定条件使其再生。因此选用碳基材料GO进行纤维素基纳米复合材料的探究,成功实现了纤维素基GO纳米复合膜的制备。(3)加入了第三相硼酸做交联引发剂,改善GO和纤维素之间界面相互作用,由于纤维素多羟基的特点,因此在硼酸的作用下,会与GO形成致密的交联结构。将改性后的GO与纤维素相结合,探究由己胺接枝改性的纳米材料与纤维素复合的效果。最终,将溶解完全的纤维素与氧化石墨稀复合,通过不同途径制备成纳米复合膜。经红外分析可知所有复合膜都已成功制备。通过对比纯再生纤维素与复合后的膜力学数据,可以发现有明显提升。同时数据表明,在此溶解体系下所得复合膜都具备优异的的阻隔氧气能力。
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