纖維素納米晶基功能復(fù)合材料的制備與應(yīng)用研究.pdf

1、本文采用真空抽濾的方法，并通過控制不同的條件制備了具有一系列不同顏色的纖維素納米晶基彩色膜，并借助掃描電鏡(SEM)，原子力顯微鏡(AFM)，紅外(IR)，X-ray衍射(XRD)，圓二色譜(CD)等表征手段對彩色膜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，并探索了復(fù)合膜其它的性能。
　　通過對硫酸酸解纖維素的制備條件的探索，分別制備了針尖狀的微晶纖維素納米晶和棉漿纖維素的納米晶，發(fā)現(xiàn)棉漿纖維素納米晶的平均粒徑比微晶纖維素納米晶的平均粒徑要稍微大些。

2、然后將納米晶溶液真空抽濾成膜后，表征了膜的熱性能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，酸解前后纖維素的晶型不會發(fā)生變化，但是由于酸解過程中接上了磺酸根基團(tuán)使得熱穩(wěn)定性降低。
　　對纖維素納米晶溶液進(jìn)行短時間超聲和長時間超聲后得到了纖維素納米晶的無色膜和彩色膜，這種彩色膜面積大、表面光滑平整、透明性好、無裂紋，而且膜的顏色隨著入射光角度的不同而發(fā)生變化。通過SEM對其垂直斷面和斜截面進(jìn)行表征，發(fā)現(xiàn)彩色膜內(nèi)纖維素納米棒是手性向列相螺旋結(jié)構(gòu)，又借助CD曲線證實(shí)是

3、左手行結(jié)構(gòu)，因此膜具有彩色。還通過控制超聲時間、纖維素納米晶懸浮液的體積和真空度制備了一系列不同顏色和不同厚度的彩色膜。
　　還設(shè)計了兩種不同的路線制備了氧化石墨烯(GO)/纖維素納米晶(CNC)的雜化膜，研究了第二組份GO與CNC相容性的不同對得到的CNC膜顏色和性能的影響。實(shí)驗(yàn)證明，和CNC形成穩(wěn)態(tài)溶液制備的GO/CNC膜是無彩色的，而和CNC形成亞穩(wěn)態(tài)溶液體系制備的GO/CNC膜是有彩色的。將GO/CNC雜化膜化學(xué)還原后，G

4、O/CNC彩色膜內(nèi)的有序結(jié)構(gòu)沒被破壞，在還原后依然是具有彩色的。而且這兩種膜展現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性。
　　鑒于以上的工作，又將具有導(dǎo)電性的二維片層石墨烯(TRG)與一維的纖維素納米晶復(fù)合后得到了一種具有金屬光澤的彩色膜，改變超聲時間和TRG的含量制備了不同顏色的TRG/CNC彩色膜。這些膜不僅具有導(dǎo)電性，而且發(fā)現(xiàn)這些彩色膜對水分具有非常強(qiáng)烈的響應(yīng)性。從膜的結(jié)構(gòu)上對這種水響應(yīng)性進(jìn)行了研究，認(rèn)為TRG的加入不僅改變了纖維素納米棒的液晶結(jié)構(gòu)