香蕉葉軸納米纖維及其全纖維素納米復(fù)合材料的制備和性能.pdf

1、同質(zhì)纖維素復(fù)合材料是一種基質(zhì)和增強(qiáng)體均為纖維素的復(fù)合材料。與基質(zhì)和增強(qiáng)體化學(xué)成分有明顯不同的傳統(tǒng)復(fù)合材料相比，由于不需要耦合劑以及基質(zhì)和增強(qiáng)體的預(yù)處理，全纖維素復(fù)合材料基質(zhì)和增強(qiáng)體之間的界面有更好的黏附性能，能夠克服障礙，減少傳統(tǒng)復(fù)合材料制造過(guò)程中出現(xiàn)的缺點(diǎn)。
　　本文比較了環(huán)保型處理方法酶水解-超聲處理法和酸水解-超聲破碎法，將纖維素納米纖維（CNFs）從農(nóng)業(yè)廢棄物，香蕉葉軸及其化學(xué)物質(zhì)中提取出來(lái)。為了評(píng)估其作為復(fù)合材料的補(bǔ)強(qiáng)填

2、料的適合程度，本文對(duì)CNFs進(jìn)行了綜合表征。透射電子顯微鏡（TEM）驗(yàn)證了原纖維處于納米級(jí)尺寸；掃描電子顯微鏡研究觀察纖維在處理過(guò)程中的形態(tài)變化；動(dòng)態(tài)光散射儀測(cè)量得到了CNFs的長(zhǎng)度和電荷信息；X射線衍射法鑒定了原纖維，酸水解（AH-CNFs）和酶水解（EH-CNFs）纖維素納米纖維結(jié)晶度上的差別；傅里葉變換紅外光譜法（FTIR）用來(lái)研究預(yù)處理和水解方法除去原纖維雜質(zhì)（木質(zhì)素，半纖維素，蠟，果膠和礦物質(zhì)）的效率，以此得到所需的纖維素納米

3、纖維。
　　TEM結(jié)果表明，由酸水解和酶水解得到的CNFs均在納米級(jí)尺寸，直徑分別為13±3.03nm，16±3.46nm，長(zhǎng)度為746.8±116.1，985.6±136.1nm。所有實(shí)驗(yàn)樣品的長(zhǎng)徑比均在長(zhǎng)原纖(57.4-61.6)的范圍內(nèi)。X射線衍射研究表明，酸水解方法得到的纖維素納米纖維結(jié)晶度（58.5％）比酶水解纖維素納米纖維（48.83％）高。紅外光譜結(jié)果表明，AH-CNFs包含的木質(zhì)素比未經(jīng)處理的纖維與EH-CNFs少

4、。TGA和DTG熱分析結(jié)果表明AH-CNFs的熱穩(wěn)定性能比原纖維與EH-CNFs好。
　　研究第二階段將香蕉葉軸纖維酸水解獲得的纖維素納米原纖維引入到再生纖維素基質(zhì)中。纖維素基質(zhì)在重量比濃度為8％的氯化鋰/N，N-二甲基乙酰胺（LiCl/DMAc）混合物中處理得到。通過(guò)改變分散在再生纖維素基質(zhì)上填料的含量，可以獲得不同的纖維素復(fù)合材料。本文中得到了CNFs含量分別為0，5，10，15和20％時(shí)的復(fù)合薄膜，并測(cè)量了同質(zhì)纖維素復(fù)合材料

5、薄膜的各項(xiàng)性能。采用萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)測(cè)量了CNFs的增強(qiáng)性能，UV-Vis光譜測(cè)定了薄膜的光透射率，熱重分析方法（TGA）對(duì)薄膜熱性能進(jìn)行了評(píng)估，并使用X射線衍射儀（XRD）測(cè)定了結(jié)晶度。復(fù)合薄膜的各項(xiàng)測(cè)試結(jié)果表明：再生纖維素基質(zhì)中摻入CNFs會(huì)改善其機(jī)械性能，當(dāng)CNFs添加量從0-20％增加時(shí)，應(yīng)力斷裂從35.53增加到66.45MPa，薄膜楊氏模量從0.68增加到3.25GPa，剛性增加；斷裂伸長(zhǎng)從47.63顯著降低到16.8％。隨著