【摘 要】
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纤维素是一种天然聚合物,自然产量丰富、可再生,近年来围绕纤维素的纳米化制备及纳米纤维的应用成为国内外的研究热点,纳米纤维素正以它奇异的特性为生物基新材料的发展提供了新的机遇。但由于纤维素自身具有多晶型结构,所以纳米化后的纤维素纳米晶（CNC）其分子链排列方式和构型也不同,不同晶型结构CNC的表面活性、表面润湿性能和可及性等方面均存在较大的差异。本论文围绕CNC的改性与晶型转化,然后将不同晶型和改性
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纤维素是一种天然聚合物,自然产量丰富、可再生,近年来围绕纤维素的纳米化制备及纳米纤维的应用成为国内外的研究热点,纳米纤维素正以它奇异的特性为生物基新材料的发展提供了新的机遇。但由于纤维素自身具有多晶型结构,所以纳米化后的纤维素纳米晶（CNC）其分子链排列方式和构型也不同,不同晶型结构CNC的表面活性、表面润湿性能和可及性等方面均存在较大的差异。本论文围绕CNC的改性与晶型转化,然后将不同晶型和改性的CNC与聚乳酸（PLA）进行复合,并研究了复合材料的性能。主要研究内容如下:1、以微晶纤维素为原料,用常规64%硫酸水解法制备CNC-Ⅰ,再利用乙二胺浸渍转晶法制备CNC-Ⅲ,然后对CNC-Ⅰ和CNC-Ⅲ分别进行乙酰化改性（ACNC）和TEMPO氧化改性（TCNC）。研究发现,乙二胺浓度达到7:3（乙二胺:水）时开始出现晶型的转变,浓度越高转晶程度越高;同时,随着浸渍时间增加,转晶程度也越来越高,但产物的结晶度逐渐降低,长径比也逐渐降低;最佳转晶条件为7:3（乙二胺:水）浓度下浸渍30 h,所得产物中CNC-III型结晶结构含量为81.83%,结晶度73.67%,且晶粒尺寸变化不大。另外,两种改性后的产物结晶结构均保持不变。2、以制备的6种CNC（CNC-Ⅰ、CNC-Ⅲ、ACNC-I、ACNC-III,TCNC-I、TCNC-III）作为增强相,与聚乳酸（PLA）进行复合,采用流延成型的方法制备复合薄膜。研究发现,添加不同晶型CNC的复合薄膜中,添加CNC-Ⅰ增强效果较好;在添加同样晶型的CNC时,随着添加量的增多复合薄膜拉伸性能先增强后减弱,且均在3%含量时拉伸性能最强;当添加不同化学改性的CNC时,添加乙酰化改性的复合膜增强效果较好,其相对单纯PLA薄膜的拉伸应力提高了41.55%。3、在相同的配比下,采用热压成型的方法制备CNC/PLA复合板。研究发现,热压成型复合板的力学性能相对流延成型法均大幅提高,其中热压成型的纯PLA板比流延成型法提高了53.50%;同时,添加3%ACNC-Ⅰ的热压成型CNC/PLA复合板样品,其拉伸应力和弯曲应力相比热压成型的纯PLA板又分别增加了47.25%和51.29%,且热稳定性基本不变,吸水率变化不到0.2%。
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