纖維素納米晶的炔基化修飾及其改性材料的研究.pdf

1、以生物質(zhì)納米材料作為填料與聚合物基質(zhì)進(jìn)行復(fù)合改性是復(fù)合材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。特別是纖維素納米晶具備來(lái)源豐富、高強(qiáng)度和剛性、低密度及可生物降解等優(yōu)點(diǎn)，替代無(wú)機(jī)納米填料被廣泛用于生物納米復(fù)合材料的制備。由于纖維素納米晶表面富含極性羥基，較容易分散于極性聚合物基質(zhì)中并且與基質(zhì)有較好的界面相互作用，從而發(fā)揮納米晶的增強(qiáng)效應(yīng)。為進(jìn)一步豐富纖維素納米晶改性材料的種類及拓展其應(yīng)用范圍，基于提高納米晶在有機(jī)溶劑的溶解性/分散性及納米填料與基質(zhì)間的相容性/

2、相互作用，對(duì)纖維素納米晶的表面修飾以轉(zhuǎn)變納米晶本征表面性質(zhì)已成為共識(shí)。然而，點(diǎn)擊化學(xué)憑借其具有高效、高產(chǎn)率、高選擇性等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于材料合成與改性。借此將點(diǎn)擊化學(xué)與納米復(fù)合材料相結(jié)合，為制備新型高性能復(fù)合納米材料提供了新的思路。
　　本課題利用纖維素納米晶表面上的活性羥基與自主合成的炔基酸酐（4-氧代-4-(丙-2-炔-1-氧基)丁酸酐）發(fā)生酯化反應(yīng)，制得炔基化纖維素納米晶（ACNC）。將其引入聚疊氮縮水甘油醚/端炔基聚丁二烯（

3、GAP/PTPB）基質(zhì)中，利用點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)（Huisgen反應(yīng)）進(jìn)行交聯(lián)、固化制得納米復(fù)合材料。對(duì)所制得的納米復(fù)合材料進(jìn)行溶脹性能、力學(xué)性能、熱力學(xué)性能及形態(tài)學(xué)等測(cè)試以表征材料的結(jié)構(gòu)性能，進(jìn)而探索材料結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。
　　本論文主要研究結(jié)果為：⑴利用自主合成的炔基酸酐（4-氧代-4-(丙-2-炔-1-氧基)丁酸酐）與纖維素納米晶表面上活性羥基發(fā)生酯化反應(yīng)，制得炔基取代度高達(dá)81.7％的炔基化纖維素納米晶，保持了纖維素納米晶原始棒

4、狀、高結(jié)晶的結(jié)構(gòu)，并提高了其在有機(jī)溶劑（四氫呋喃）中的分散性；⑵采用Huisgen反應(yīng)作為固化-增容集成方法，將炔基化纖維素納米晶引入具有反應(yīng)性的聚疊氮縮水甘油醚/端炔基聚丁二烯（GAP/PTPB）復(fù)合體系中反應(yīng)，制得納米復(fù)合材料。當(dāng)添加含量為1.0 wt%的炔基化纖維素納米晶時(shí)，納米復(fù)合材料的拉升強(qiáng)度、楊氏模量及斷裂伸長(zhǎng)率相比于純GAP/PTPB材料分別提高了103.3%、100.0%和12.4%。
　　通過對(duì)纖維素納米晶表面的