【摘 要】
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甲壳素是自然界中储量第二的天然高分子材料,在吸附、催化、隔热、生物医疗等研究领域引起了学术热潮。壳聚糖（CTS）是甲壳素的衍生物,具有原料来源丰富、无毒无害、可生物降解以及化学活性高（胺基、羟基等）等优良特性,壳聚糖作为原材料合成的气凝胶保温隔热材料与建筑节能理念高度契合,但是现有的壳聚糖气凝胶存在力学强度弱且制备过程存在大规模收缩的科学难题,严重阻碍了其市场化应用。本课题针对壳聚糖气凝胶网络骨架
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甲壳素是自然界中储量第二的天然高分子材料,在吸附、催化、隔热、生物医疗等研究领域引起了学术热潮。壳聚糖（CTS）是甲壳素的衍生物,具有原料来源丰富、无毒无害、可生物降解以及化学活性高（胺基、羟基等）等优良特性,壳聚糖作为原材料合成的气凝胶保温隔热材料与建筑节能理念高度契合,但是现有的壳聚糖气凝胶存在力学强度弱且制备过程存在大规模收缩的科学难题,严重阻碍了其市场化应用。本课题针对壳聚糖气凝胶网络骨架结构薄弱的科学难题进行深入的研究,主要研究结果如下:（1）研究了不同长径比纳米纤维素（NFC）的缠结作用以及线形高分子聚乙烯醇（PVA）的超分子作用力对壳聚糖杂化气凝胶在干燥前后收缩的抑制效果,并测试了其保温隔热性能。以乙醇/水二元体系为溶剂,经过凝胶、老化、溶剂交换、干燥等过程后,成功制备出了低收缩（径向:14.74%,轴向:15.79%）的壳聚糖杂化气凝胶。系统分析了不同长径比的NFC对壳聚糖杂化气凝胶的影响,结果表明NFC的最佳长径比为37.5。引入最佳长径比的NFC后获得的CTS/PVA/NFC杂化气凝胶具有0.0224W m-1 K-1的低导热系数和优异的隔热性能（在热面温度为80.46℃条件下,经过200 s时间后,冷表面温度保持在33.46℃）,密度低至0.09 g cm-3,同时具有良好的力学性能,应变为10%时,压缩强度高达0.51 MPa。（2）探索了引入不同比例的硅（Si）溶胶对壳聚糖杂化气凝胶的压缩性能、收缩率、保温隔热性能等影响。通过对Si溶胶用量的调节,成功的避免了有机-无机相界面结合问题,得到了完全均相的NFC/Si增强壳聚糖杂化气凝胶。研究结果表明NFC/Si增强壳聚糖杂化气凝胶在制备的过程轴向和径向的整体收缩率均得到了十分有效地控制,同时发现其在高温环境（150℃）下具有非常优异的隔热性能,并出现了自熄的新特性。（3）以构筑复合材料的传统方法以期解决壳聚糖气凝胶在制备过程中综合整体收缩率过高的难题。选择微米级孔洞结构的温隔热材料-聚酯（PET）泡沫作为增强体对壳聚糖气凝胶进行原位增强,通过真空浸渍法,将壳聚糖溶胶在真空环境下充分均匀地填充在PET泡沫的各个孔洞,制备了轴向近“零”整体收缩的PET泡沫增强壳聚糖气凝胶复合材料。获得的PET泡沫增强壳聚糖气凝胶复合材料具有优异的热稳定性、良好的隔热性能和力学性能。
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