纳米纤维素的改性及其应用研究任务书

 2022-03-26 17:49:56

1. 1. 毕业设计(论文)的内容、要求、设计方案、规划等

研究目的及意义:纳米纤维素是以天然纤维素为原料,通过一定的处理,如酸水解,将其无定形区或一些结晶不好的微晶区破坏掉,得到宽度为几纳米、长度为几十到几百纳米不等的高结晶部分。当纤维素具有纳米尺度时,称为纳米纤维素晶体(nano-crystalline cellulose)NCC,其粒径一般30~100 nm之间,比表面积很大,可以长期稳定地分散在溶剂体系形成准交替分散体系,在水中分散形成稳定的NCC胶体。由于纳米纤维素表面存在大量的羟基,使其具有良好的亲水性不能分散在有机溶剂中,难以与有机聚酯相容,限制了它的应用。因此,需要对纳米纤维素进行改性,提高其疏水性和分散性,获得能与可降解生物聚酯基体相容性较好且能够在基体中均匀分散的改性纳米纤维素。

研究内容及方案:利用NCC来源丰富、可生物相容性的特点,针对NCC的分散以及与聚合物基体的相容性问题,对其进行有机改性处理,并将改性纳米纤维素用于制备可降解生物聚酯/NCC纳米复合材料,以期达到改善可降解生物聚酯力学强度、结晶、热稳定性等性能。以微晶纤维素为原料制备纳米纤维素,利用己内酯在溶液中开环聚合反应将其接枝到NCC表面,对NCC进行有机改性,通过FTIR、接触角对改性后的纳米纤维素的形貌、尺寸大小等进行表征。利用溶液浇铸法将改性后的NCC与P(3,4)HB进行复合,通过改变mNCC与P(3,4)HB的质量比,通过SEM、DSC、TG等分析mNCC添加量不同对复合材料形貌和结晶、热学性能的影响。

具体要求如下

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2. 参考文献(不低于12篇)

[1] 陈红莲, 高天明, 黄茂芳, 等. 纳米纤维素晶体的制备及其在聚合物中应用的研究进展[J]. 热带作物学报, 2011 (11): 2051-2058.

[2] 郭婷, 刘雄. 纳米纤维素的改性及其在复合材料中的应用进展[J]. 食品科学, 2014, 35(3): 285-289.

[3] Pkk M, Ankerfors M, Kosonen H, et al. Enzymatic hydrolysis combined with mechanical shearing and high-pressure homogenization for nanoscale cellulose fibrils and strong gels[J]. Biomacromolecules, 2007, 8(6): 1934-1941.

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