竹質(zhì)基纖維素納米纖維功能化氣凝膠的研究.pdf

1、低質(zhì)竹材或枯落竹葉中含有大量的纖維素，如果能從其中提取出純凈的纖維素，并應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中將會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟和生態(tài)效益。隨著納米無機材料在當前各個行業(yè)和學科中的深入和發(fā)展，能否將無機納米粒子與從竹質(zhì)基纖維類資源中提取的組分及其衍生物進行有效復合制備新型材料是當前研究的前言熱點。利用這些低質(zhì)竹材或枯落竹葉為原料，提取其中蘊含的微納結(jié)構(gòu)單元，將其進行精細組裝，制備竹質(zhì)基纖維素氣凝膠功能材料，并進一步與無機納米粒子復合制備新型的功能型復合材料，

2、賦予竹質(zhì)基纖維素氣凝膠新的諸如超吸附、吸波性能、力電感應(yīng)和防火隔熱等功能，提高低質(zhì)竹材或枯落竹葉的使用價值，開發(fā)高值化新型纖維素氣凝膠基復合材料，為高效利用竹質(zhì)基纖維類資源開辟一條新的思路和途徑，為進一步開發(fā)利用竹質(zhì)基材料提供新的研究思路和科學方法。主要研究結(jié)論如下:
　　(1)應(yīng)用化學預處理和超聲技術(shù)從竹葉中提取出了高純度的纖維素納米纖維(cellulose nanofiber，CNF)結(jié)構(gòu)單元。制備出的CNF平均直徑為53.2

3、nm，具有2600的超高長徑比。結(jié)晶度為55％，比竹葉的結(jié)晶度提高了27％。經(jīng)過冷凍干燥制備出了超輕CNF氣凝膠，進一步通過甲基三甲氧基硅烷處理，得到具有超吸附，隔熱，吸聲等性能的多功能氣凝膠。
　　(2)通過一步水熱法制備出了具有卵狀結(jié)構(gòu)的CNF包裹的氧化鋅粒子，測試了具有這種結(jié)構(gòu)材料電磁波吸收性能。同時表征了具有這種結(jié)構(gòu)和性能的復合氣凝膠。放大的高倍率形貌圖像顯示制備的纖維素鈉米纖維/ZnO(cellulose nanofib

4、er/ZnO，CNFZ)復合氣凝膠是一種CNF包裹的棒狀氧化鋅卵狀結(jié)構(gòu)。將這種結(jié)構(gòu)的復合氣凝膠與石蠟混合后，在2-18GHz范圍內(nèi)具有了優(yōu)良的電磁波吸收性能。當石蠟填充量為30％時，電磁波吸收超過-10dB的頻率寬度為12GHz(6-18GHz)，最大反射損失在3mm厚度，15.2GHz時，為-26.32dB。
　　(3)通過水熱法成功制備出了具有防火隔熱性能的纖維素鈉米纖維/AlOOH(cellulose nanofiber/A

5、lOOH，CNFAl)復合氣凝膠并測試了其防火隔熱性能。制備出的球狀AlOOH粒子直徑為0.5μm，被CNF包裹住或者粘附在CNF上。通過燃燒測試，發(fā)現(xiàn)CNFAl復合氣凝膠具有良好的防火隔熱性能。制備的具有這種防火隔熱性能的復合氣凝膠材料可能在輕質(zhì)建筑材料領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景。
　　(4)通過銀鏡反應(yīng)和超聲處理，使具有三維絲狀交纏結(jié)構(gòu)的CNF和Ag納米粒子結(jié)合，制備出了力電感應(yīng)纖維素鈉米纖維/Ag(cellulose nanof