纖維素納米晶體增強殼聚糖纖維性能研究.pdf

1、殼聚糖（Chitosan，CS）是一種生物質(zhì)多糖，具有許多優(yōu)異的性能，如保濕性、抗菌性、生物活性、生物相容性和生物可降解性等，因此殼聚糖在生物醫(yī)用材料領(lǐng)域備受關(guān)注，這促使殼聚糖的研究與應用得到了很大的發(fā)展。殼聚糖纖維可以用于制備醫(yī)用敷料、可吸收手術(shù)縫合線和組織工程載體材料等。但是，殼聚糖纖維的強度普遍較低，這嚴重限制了其應用范圍和應用價值。因此，對殼聚糖纖維進行改性來提高其機械性能具有十分重要的意義。
　　纖維素納米晶體（Cell

2、ulose nanocrystals，CNC）是一種生物質(zhì)增強材料，與殼聚糖具有相似的化學結(jié)構(gòu)，具有許多優(yōu)異的性能，如高強度、高模量、高長徑比、可再生以及可生物降解等優(yōu)良性能，被認為是繼碳纖維、碳納米管后又一種高效的增強填料，具有廣闊的應用前景。
　　本論文首先通過流延法制備殼聚糖/CNC復合膜，研究CNC對殼聚糖膜是否有增強效果；然后研究了殼聚糖溶液以及殼聚糖/CNC共混溶液的流變性能；最后，在流變性能研究的基礎上，研究了殼聚糖

3、溶液的濕法紡絲工藝，得到最佳紡絲工藝條件后進行殼聚糖/CNC共混溶液濕法紡絲得到復合纖維，對復合纖維進行測試表征。主要研究結(jié)果如下：
　　1.纖維素納米晶體的加入對殼聚糖膜具有顯著的增強效果，在CNC添加量為10％時增強效果最好，復合膜拉伸強度由40MPa提高到92MPa，增強效果顯著；通過復合膜截面的掃描電鏡照片可以看出此時CNC在殼聚糖基體中分散較均勻。通過紅外光譜分析表明，兩者分子間主要發(fā)生氫鍵作用；通過X射線衍射譜圖分析表

4、明，CNC的加入使得殼聚糖在成膜時結(jié)晶情況發(fā)生了變化。
　　2.研究了殼聚糖溶液和殼聚糖/CNC共混溶液的流變性能，結(jié)果表明，殼聚糖溶液隨著殼聚糖質(zhì)量分數(shù)的增加而逐漸偏離牛頓流體轉(zhuǎn)變?yōu)榧偎苄粤黧w；殼聚糖溶液的加工溫度在40°C左右為宜；殼聚糖/CNC共混溶液表現(xiàn)為假塑性流體，CNC的加入對殼聚糖溶液的流變性能有很大的影響，隨著CNC含量的增加，共混溶液的表觀粘度增加，非牛頓指數(shù)減小，粘流活化能減小，結(jié)構(gòu)粘度指數(shù)減小；共混溶液的流變

5、規(guī)律基本符合Cox-Merz規(guī)則，但是CNC含量為10%的共混溶液的流變規(guī)律與Cox-Merz規(guī)則偏差較大，不利于加工。共混溶液的儲能模量和損耗模量有一個交叉點，交叉點隨著溫度的升高向高頻區(qū)移動。由Cross公式和Arrhenius方程計算得出殼聚糖/CNC共混溶液的粘流活化能為24.41~63.29KJ/mol。
　　3.通過殼聚糖溶液濕法紡絲工藝研究，確定主要紡絲工藝條件為：紡絲溫度為40℃，凝固浴組分為體積比為1的5%的Na