NCC制備工藝優(yōu)化及PLA-NCC納米纖維的性能研究.pdf

1、本論文采用硫酸水解微晶纖維素（MCC）的方法制備納米纖維素晶須（NCC），經(jīng)過超聲分散、高速離心和透析等處理獲得納米纖維素晶須水凝膠，水凝膠最終經(jīng)過冷凍干燥獲得納米纖維素晶須粉末。利用響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計(jì)工藝參數(shù)的原理，對影響納米纖維素晶須產(chǎn)率的3個(gè)參數(shù)，即硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)處理。使用Design-Expert軟件的BBD原理自變量和NCC產(chǎn)率之間的數(shù)學(xué)模型，并對單因素和兩因素交互作用對NCC產(chǎn)率的影響進(jìn)行了研究分

2、析。結(jié)果表明回歸得到的二次多項(xiàng)式數(shù)學(xué)模型極顯著，硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)與反應(yīng)溫度、硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)與反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度和時(shí)間之間的交互作用顯著。通過軟件優(yōu)化出的最佳工藝條件：硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為57％，反應(yīng)溫度為58℃，反應(yīng)時(shí)間為141min，最佳產(chǎn)率為70.89%，證明該模型是合理可靠的。此外，通過電鏡觀察到，納米纖維素晶須呈棒狀纖維狀，直徑在10-20nm，長度在50-100nm，并且NCC仍屬于纖維素Ⅰ型。FTIR分析表明NCC具有和MCC相同的官能

3、團(tuán)。
　　室溫下，將PLA和NCC水凝膠溶解在體積比為1:4的DMF和三氯甲烷的混合溶劑中，滴加少量Span80制備紡絲液，通過靜電紡絲法成功制備出納米纖維。SEM分析表明，當(dāng)NCC含量低于5%時(shí)，隨著NCC含量的增加纖維的平均直徑呈下降趨勢，NCC的含量為5%，纖維的直徑最小為61nm。除了PLA/1wt.%NCC外，與純聚乳酸相比，所有納米纖維熱性能都大幅提高。機(jī)械性能測試表明，當(dāng)NCC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到5%時(shí)，材料的拉伸強(qiáng)度和楊