基于纤维素纳米晶柔性耐水虹彩薄膜的制备与性能研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zjinboy
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
自然界中,丰富多彩的颜色主要是通过染料和颜料着色的,我们称之为化学色。根据成色机理的不同,还有另一种类型的颜色叫结构色,如贻贝、鸟类羽毛以及一些植物果实都属于天然结构色。现阶段人工合成的结构色材料除了光子晶体、布拉格堆叠,还包括手性向列液晶(LC),其具有独特的螺旋结构以及有趣的光子特性。纤维素纳米晶(CNC)在上世纪五十年代首次被发现其具有溶致液晶行为,干燥之后能够保留其液晶特性,并形成手性向列结构薄膜,通过选择性反射入射光而显示出颜色,直到最近几年才对其进行广泛研究。但是单纯的CNC自组装得到的CNC薄膜由于其内部的刚性氢键,导致薄膜的柔韧性非常差,不能弯曲折叠。此外CNC薄膜的耐水性也较差,在遇到有水的环境时CNC薄膜会被重新溶解,导致结构被破坏,颜色消失,从而严重影响了其在实际生活中的一些应用。基于这两个问题,本文主要对提高薄膜的柔韧性以及耐水性方面进行研究,并进一步扩展其应用。论文的主要内容如下:(1)以微晶纤维素为原料,利用硫酸一步水解法制备得到了CNC,通过研究不同的反应时间对制备CNC粒径大小的影响。AFM和纳米粒度分析表明随着反应时间的增加,CNC的粒径减小,XRD和FT-IR表明水解后得到的CNC化学结构没有发生改变,而结晶度增加。随后利用蒸发诱导自组装(EISA)方法自组装得到CNC虹彩薄膜,并通过研究自组装前多方面因素对虹彩薄膜光学性质的影响,通过SEM、反射光谱(UV-Vis)和偏振光学显微镜(POM)表征,结果表明CNC粒径的减小和超声时间的增加,都会使自组装后薄膜的颜色发生红移,电解质氯化钠加入会使得薄膜颜色发生蓝移。(2)采用聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)与CNC溶液共混自组装后光固化得到柔性耐水的CNC/PEGDA复合光子薄膜。拉力测试和接触角等表征表明所制备的CNC/PEGDA复合薄膜的柔韧性和耐水性都比单纯的CNC薄膜有所提高。SEM、UV-Vis、POM表明随着PEGDA含量增加,螺距增大,薄膜颜色发生红移,并探究了光引发剂含量对薄膜光学性质和热稳定性的影响,UV-Vis和TGA结果表明光引发剂含量对薄膜的光学性质和热稳定性影响较小。最后通过使用电解质氯化钠调节CNC/PEGDA复合薄膜的颜色,并将其应用于溶剂极性响应、光子纸以及防伪标签。(3)首先对聚乙二醇(PVA)接枝改性得到PVA-MA,~1H NMR和FT-IR结果表明接枝成功,然后改性的聚乙二醇(PVA-MA)与CNC溶液共混自组装后光固化得到柔性耐水的CNC/PVA-MA复合光子薄膜。拉力测试和接触角等表征表明,与添加PVA相比,复合薄膜的柔韧性和耐水性都得到提高,随着PVA-MA含量的增加,复合薄膜的颜色发生红移。
其他文献
石墨烯作为新型二维碳材料,由于具有独特的能带结构、大的比表面积、高的载流子迁移率等优异的性质引起了广泛关注,在催化、储能、微电子器件、功能复合材料、高灵敏度传感器等领域中具有广阔的应用前景。目前,制备石墨烯的方法有很多,例如机械剥离法、化学气相沉积法(CVD)、碳化硅(SiC)热解法、化学自组装方法等。其中,SiC热解法制备的石墨烯能够与现代半导体工艺相兼容,避免石墨烯转移工艺对石墨烯完整性和电学
合成硅酸盐类产品已经广泛应用于建筑、医药、美妆、涂料、水处理等行业,但在造纸行业中的研究和应用还不多见。由于其优良的物理性能,可控的粒子结构,使其具有作为造纸功能
随着特高压输变电的发展,对绝缘纸的性能提出严苛的要求,如何提高绝缘纸的性能面临巨大挑战。此外,由于油纸绝缘体系的复杂性,能否获得更为准确的影响机制和计算方法,以缩短
显著性目标检测技术在计算机视觉领域具有重要的应用价值和理论研究意义,它主要通过模拟人类视觉注意力机制,自动检测图像中最引人注目和吸引眼球的目标或区域。目前,随着此
CO低温脱除技术广泛应用于聚合物燃料电池(PEMFC)中微量CO脱除、烯烃原料净化、汽车尾气净化、烟草降害等领域,而Cu O-CeO2和Co3O4-CeO2催化剂,因具有优良的CO催化氧化活性,且
稀疏优化是目前最优化领域中非常热门的研究前沿课题,在压缩感知、图像处理、机器学习、生物信息等领域都获得了成功的应用.它旨在从少量样本中恢复高维度的稀疏信号;为此,学
热能储存技术能有效提高可再生能源的利用效率,解决太阳能间歇不稳定的缺陷,减少化石原料燃烧带来的环境问题,为热能的存储和持续稳定供应提供了方法。热能能以三种方式存储:
各种各样的持久性有机污染物(POPs)所引起的生态水质环境恶化已成为当前全球社会关注的热点问题。芬顿技术作为一种重要的高级氧化技术,被广泛用于降解POPs。微生物电芬顿技术(MEF)是一种由芬顿技术与微生物燃料电池技术结合形成的新型去污技术,因为具有高效率和环境相容性强等独特的优势,近年来受到研究者们的广泛关注。但MEF还存在严苛的pH环境以及系统耗材昂贵等问题,其实际应用仍面临巨大的挑战。本研究
复杂网络是指数量巨大且具类型各异、动力学行为丰富的节点和随时间演化结构复杂的边连接而构成的网络,是一种描述自然、社会和工程中相互关系的高度复杂模型.由于其普适性,
真实世界的网络例如社交网络,存在重叠社区结构。社区结构将网络中的顶点划分为多个不同的组,一个组即是一个社区。当网络中一个顶点可以属于多个社区时,该社区结构即是重叠