基于纖維素的一維納米復(fù)合材料的制備與表征.pdf

1、一維納米復(fù)合材料(Nanocomposite)與單一相組成的納米材料不同，它是由兩種或兩種以上的物理和化學(xué)性質(zhì)不同的材料，至少在三維尺度上有一維是以納米級(jí)大小(1～100nm)，通過(guò)各種工藝手段復(fù)合而成的一種新型功能材料。在復(fù)合材料中，通常有一組分為連續(xù)相，稱(chēng)為基體;另一組分為分散相，稱(chēng)為增強(qiáng)材料，由于其特殊結(jié)構(gòu)而具有與單一相納米或是體材料相異的光電、物理、化學(xué)性能，在傳感器、光催化劑及載體材料、生物支架材料等領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用價(jià)值。纖維

2、素作為目前世界上最為豐富的可再生資源，具有良好的可自然降解性、生物相容性、生物高活性等特性，在工業(yè)生產(chǎn)、生物醫(yī)藥、環(huán)境工程等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。與其它傳統(tǒng)的制備方法相比，靜電紡絲法被認(rèn)為是一種制備一維納米復(fù)合材料簡(jiǎn)單有效的方法。在本文中我們主要研究三類(lèi)纖維素基納米復(fù)合材料，研究的主要的內(nèi)容與取得的成果，具體歸納如下:
　　 1、天然棉纖維素基納米復(fù)合材料的制備與性能研究
　　 首先利用靜電紡絲方法，以LiCl/DM

3、AC為溶劑，制備出天然棉纖維素超細(xì)纖維。結(jié)果表明:在纖維素濃度為1.15％、流速為0.02ml/h、場(chǎng)強(qiáng)為1.4kv/cm，能夠電紡得到光滑、直徑分布相對(duì)均勻的纖維素超細(xì)纖維;同時(shí)在對(duì)溶液性質(zhì)、電紡工藝的研究基礎(chǔ)上，對(duì)紡絲裝置進(jìn)行了細(xì)節(jié)上的改進(jìn)，使其更加適合電紡天然棉纖維素紡絲液，擴(kuò)大了靜電紡絲技術(shù)的應(yīng)用范圍。我們利用靜電紡絲技術(shù)制備天然棉超細(xì)納米纖維表面多羥基，比表面積較大等特點(diǎn)，以其作為模板，結(jié)合水熱合成方法，成功的制備了纖維素/C

4、eO2納米復(fù)合纖維。通過(guò)控制水熱合成條件，制備了粒徑大小，結(jié)晶性能不同的CeO2納米顆粒，并研究了其對(duì)紫外吸收性能的影響。紫外吸收測(cè)試結(jié)果表明該復(fù)合納米纖維具有較強(qiáng)的紫外線吸收能力。
　　 2、再生纖維素基納米復(fù)合材料的制備與性能研究
　　 (1)、以HA/H2O(V∶V=3∶1)為混合溶劑，鈦酸丁酯為鈦源，制備TiO2溶膠，然后加入醋酸纖維素，得到透明的紡絲液。利用靜電紡絲技術(shù)制備CA/TiO2復(fù)合納米纖維，通過(guò)堿脫乙

5、?；?、高溫水熱處理后，得到RC/TiO2復(fù)合納米纖維。表征測(cè)試結(jié)果表明:二氧化鈦納米顆粒均勻的分布在纖維的表面，并且TiO2表面的羥基和再生纖維素分子鏈上的羥基通過(guò)氫鍵和靜電相互作用，起到固定納米TiO2粒子的作用，避免了光催化過(guò)程中TiO2粒子的脫落。同時(shí)研究了水熱處理時(shí)間，鈦酸丁酯的加入量對(duì)亞甲基藍(lán)的催化效果影響。隨著水熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)，纖維表面TiO2納米顆粒的粒徑，結(jié)晶性能增加，RC/TiO2復(fù)合納米纖維在紫外區(qū)的吸收，對(duì)亞甲基

6、藍(lán)的催化效果逐漸增強(qiáng)。
　　 (2)、首先利用靜電紡絲技術(shù)，以DMAC/丙酮(V∶V=1∶2)為混合溶劑，制備出CA納米纖維，然后經(jīng)過(guò)堿處理脫乙?；蟮玫皆偕w維素(RC)，利用再生纖維素表面的多羥基結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)TiO2溶膠處理后，得到RC/TiO2納米復(fù)合纖維，最后通過(guò)水熱合成法制備了異質(zhì)結(jié)構(gòu)的RC/TiO2/ZnO復(fù)合納米纖維。測(cè)試表征結(jié)果顯示TiO2納米顆粒成功的原位生長(zhǎng)在再生纖維素納米纖維表面;RC/TiO2、RC/TiO

7、2/ZnO復(fù)合納米纖維相對(duì)于RC納米纖維在紫外區(qū)具有較低的反射率，對(duì)紫外線有較強(qiáng)的吸收，是一種很好的抗紫外材料;異質(zhì)結(jié)構(gòu)的RC/TiO2/ZnO復(fù)合納米纖維相對(duì)于ZnO納米片微球和RC/TiO2復(fù)合納米纖維有著更強(qiáng)的光催化能力，在200min內(nèi)，基本上能夠完全降解羅丹明B。我們還研究了水熱反應(yīng)時(shí)間對(duì)ZnO納米片在RC/TiO2/ZnO復(fù)合納米纖維上的形成過(guò)程，脫乙酰處理，TiO2無(wú)機(jī)過(guò)渡層對(duì)RC/TiO2/ZnO復(fù)合納米纖維異質(zhì)結(jié)構(gòu)形成

8、的影響。
　　 3、醋酸纖維素基納米復(fù)合材料的制備與性能研究
　　 利用靜電紡絲技術(shù)制備醋酸纖維素納米纖維，通過(guò)磁控濺射方法，制備了醋酸纖維/Ag納米復(fù)合纖維，研究了不同濺射功率對(duì)Ag薄膜的形貌、顆粒尺寸以及結(jié)晶性能的影響，結(jié)果表明隨著濺射功率的增加，Ag納米顆粒的粒徑，結(jié)晶性能不斷增加，其對(duì)紫外線的吸收逐漸增強(qiáng)。這種以納米纖維為基材的銀鍍膜技術(shù)，在開(kāi)發(fā)抗靜電材料、導(dǎo)電材料、電磁屏蔽材料、抗菌材料、纖維傳感器等領(lǐng)域有著極