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3D打印技术是目前最具潜力的一种可以实现精准结构控制的增材制造技术,已引起众多学者的广泛研究与关注。基于纳米纤维素基的3D打印技术在生物医学领域已见诸报道。来源于植物生物质的纳米纤维素(NFCs),因其本身固有的高模量、高抗张强度、廉价、质轻、生物相容性、生物可降解性和良好的成膜性使得其成为21世纪最具潜力的高分子材料。硫化镉(CdS)量子点是典型的Ⅱ-Ⅵ族窄带半导体化合物,其卓越的光致发光性能使得其在生物标签、防伪等领域有显著发展。将成膜性良好的NFCs与荧光发光性能可调的CdS量子点相结合制备功能性的水基油墨,对拓展纳米纤维素在荧光防伪、生物标记和3D打印等领域的应用具有非常重要的作用。本文从控制NFCs的-COOH/Cd2+比例、NFCs的羧基含量、Na2S溶液加入时间和超声波熟化时间四个方面,研究了CdS量子点尺寸对NFCs/CdS量子点纳米复合材料发光性能的影响;通过FTIR光谱、13C-NMR图和XRD分析,探讨了NFCs上羧基与镉离子的反应机理;研究了NFCs的羧基含量和浓度、添加助剂等对NFCs/CdS基水性油墨性能的影响;将光固化聚丙烯酸树脂与NFCs/CdS基水性油墨混合,制备了NFCs/CdS基光固化水性油墨。用晒制菲林的方法晒制掩膜,作为3D打印的图案控制条件,晒制图案。利用激光共聚焦显微镜(CLSM)观察晒制图案的荧光发光性能。主要结论如下:1.采用原位复合的方法,制备了NFCs/CdS量子点纳米复合材料,研究了NFCs的-COOH/Cd2+比例、NFCs羧基含量、Na2S溶液加入时间和超声波熟化时间对CdS量子点尺寸的影响。结果显示:当-COOH/Cd2+比例分别为2:1、1:1、1:2时,CdS量子点尺寸分别对应为3.92nm、5.34nm和4.27nm;改变NFCs羧基含量,对于CdS量子点的尺寸影响很小,粒径平均大小为3.3nm左右;当Na2S溶液加入时间分别为10min、20min、30min和40min时,CdS量子点尺寸分别为4.59nm、4.86nm、4.01nm、3.76nm;当超声波熟化时间分别为40min、60min、80min和100min时,CdS量子点尺寸分别为3.68nm、5.34nm、3.96nm、3.44nm。因此通过调节复合条件,可以实现CdS量子点尺寸的可控制备。2.研究了-COOH/Cd2+比例、NFCs羧基含量、Na2S溶液加入时间和超声波熟化时间对NFCs/CdS量子点纳米复合材料荧光性能的影响。结果表明:(1)当-cooh/cd2+的比例由2:1减小至1:1时,发射波长由613红移至650nm,当-cooh/cd2+的比例为1:2时,在500-625nm范围内,有一宽的发射峰。(2)羧基含量为1.33mmol/g时,纳米复合材料的荧光发射峰波长为534nm;羧基含量为1.42mmol/g时,荧光发射峰波长为529nm;而羧基含量为1.56mmol/g时,荧光发射峰波长为535nm;羧基含量1.63mmol/g时,纳米复合材料的荧光发射峰波长为528nm。可见nfcs的羧基含量的改变,虽然nfcs/cds量子点纳米复合材料的发射峰波长有所变化,但变化不大,说明nfcs的羧基含量对材料的荧光发色性能影响不大。(3)随着na2s溶液加入时间由10min增加至40min,纳米复合材料的荧光发射峰由622nm先红移至633nm,而后发生蓝移,发射峰波长在615nm处,最后蓝移至604nm;(4)随着超声波熟化时间由40min增加至100min,纳米复合材料的荧光发射峰首先由563nm跨越移至653nm,而后发生蓝移,发射峰波长蓝移在579nm处,最后蓝移至556nm。调节超声波熟化时间可以控制cds纳米粒子的粒径大小,并可以调控其荧光特性,且荧光特性的变化十分显著。紫外灯下照片与荧光发射光谱结果完全吻合。紫外灯下照片与荧光发射光谱结果完全吻合。3.采用ftir光谱、13c-nmr图和xrd图谱,探讨羧基与cds量子点的复合机理。结果显示:ftir光谱图中,cds量子点的复合会对nfcs/cds量子点纳米复合材料羧基的1610cm-1处的由-coo-非对称振动峰和h-o-h共同引起的吸收振动峰和1035cm-1处的c-o的伸缩振动峰发生轻微移动。13c-nmr图中,-c=o在168-170ppm的特征峰化学位移变宽,由此可以推测出c-6位上的羧基是cds吸附在nfcs上的反应位点。4.研究了nfcs羧基含量、nfcs/cds量子点纳米复合材料的添加量、助剂等对nfcs/cds基水性油墨性能的影响。结果显示:nfcs/cds量子点纳米复合材料的粘度在不同nfcs羧基含量和添加量条件下,由2mpas增加至20mpas,满足喷墨打印油墨粘度的使用要求。十二烷基苯磺酸钠(sdbs)的加入并不会影响nfcs/cds量子点纳米复合材料的流变性能,且油墨可以很好地分散在纸张表面。zeta电位结果表明制备的nfcs/cds基水性油墨稳定性很好,可长时间稳定存在。5.将光固化聚丙烯酸树脂与nfcs/cds基水性油墨混合,制备了聚丙烯酸树脂/nfcs/cds水性光固化油墨。采用菲林晒制掩膜的方法,晒制三种不同尺寸的图案,研究该光固化水性油墨可以实现的打印精度。对晒制的图案在clsm下观察其荧光图案,不同尺寸的图案均可观察到很强的荧光发射。表明制备的聚丙烯酸树脂/NFCs/CdS光固化水性油墨具有成型速度快、打印精度较高并且仍然保留NFCs/CdS纳米复合材料的荧光特性的优势。