【硕士】纤维素纳米晶的乙酰化及改性聚氨酯材料的研究

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内容简介

　　【硕士】纤维素纳米晶的乙酰化及改性聚氨酯材料的研究　　授予学位：硕士　　学位授予单位：合肥工业大学　　学位年度：2011　　 以生物质纳米材料作为填料与聚合物材料进行复合改性是纳米复合材料领域新兴的研究方向。这种材料是由聚合物高分子与纳米物质复合而成，从而表现出一定的纳米结构效应。与宏观颗粒不同，纳米粒子具有特殊体积效应、宏观量子隧道效应和表面界面效应等，从而表现出独特的电、光、磁和化学特性，借此为制备出多功能、高性能复合材料开辟了一个全新的途径。　　 本课题选用具有纳米结构的天然高分子—纤维素纳米晶(CN)，通过对其表面进行乙酸化修饰使其在有机溶剂中表现出更好的相容性和分散性。同时选用甲苯二异氰酸酷(TDI)、蓖麻油(Castor oil)和1,4一丁二醇(1,4-BDO)等作为合成聚氨酷的主要原料。然后将得到的乙酞化纤维素纳米晶(ACN)与蓖麻油基的聚氨酷材料复合，得到一种高生物质含量的纳米复合材料。并通过一系列力学性能和热力学性能测试表征复合材料的结构和性能，探究结构与性能的关系。　　 本论文主要研究结果为:(1)将纤维素纳米晶与乙酸配反应，使纤维素纳米晶表面的活性经基部分被乙酸醉基团取代，得到乙酞化纤维素纳米晶(ACN)。经测试表明，经乙酞化修饰的纤维素纳米晶的原始结晶结构和形貌并没有发生太大改变，而其在有机溶剂中的分散性和稳定性得到明显提高;(2)以流延成膜方法，通过引入ACN成功制备了高生物质含量高性能的蓖麻油基聚氨酷新型复合材料。复合材料中填料的含量达到惊人的25 wt%，而复合材料的强度和模量随着ACN含量的增加不断增大，分别为10.41 MPa, 42.61 MPa。并且复合材料的断裂伸长率相较于纯的聚氨酚都有所提高。当ACN含量为10%时，断裂伸长率达到最大的444%，为纯含量的2倍多。　　 通过对纤维素纳米晶表面的乙酞化修饰，在不改变其原始形貌和结晶结构的前提下，成功改善其在有机溶剂中的分散性以及与有机基质的相容性，进而通过在蓖麻油基聚氨酷中引入乙酞化纤维素纳米晶，得到高生物质含量机械性能优异明显提高的纳米复合材料。希望本研究能为环境友好材料的发展提供参考。　　

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