生物質(zhì)納米粒(纖維素納米晶、纖維素納米微纖、淀粉納米晶)具有來源豐富、高強(qiáng)度、剛性、可再生、可降解等眾多優(yōu)點(diǎn),因此被廣泛用于生物納米復(fù)合材料的制備。已有研究表明,在增強(qiáng)改性復(fù)合材料性能的基礎(chǔ)上,生物質(zhì)納米�？梢猿浞职l(fā)揮其納米效應(yīng),達(dá)到提高材料力學(xué)性能、改性材料熱學(xué)性能以及優(yōu)化材料阻隔性能的目的。圍繞生物質(zhì)資源高值化利用的目標(biāo),致力于對生物質(zhì)納米粒進(jìn)行物理和化學(xué)改性的研究,推動(dòng)其在環(huán)境友好材料以及高附加值材料等領(lǐng)域的應(yīng)用。受有機(jī)-無機(jī)雜化策略的啟發(fā),采用硅烷化纖維素納米晶(Si-CNC)與工業(yè)廢棄物赤泥(RM)復(fù)合,構(gòu)建出復(fù)合氣凝膠骨架,同時(shí)將制備的氣凝膠與六亞甲基二異氰酸酯進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)以增強(qiáng)其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和力學(xué)性能,制備出兼具高效吸附、熱絕緣、聲阻隔以及阻燃特性的多功能復(fù)合氣凝膠。當(dāng)Si-CNC與RM的含量相等時(shí),復(fù)合氣凝膠表現(xiàn)為高壓縮模量(3.7 MPa),高孔隙率(98.8%)和高比表面積(73.23 m~2/g);同時(shí)該復(fù)合氣凝膠表現(xiàn)強(qiáng)導(dǎo)磁性、快速吸油特性(30 g/g);低熱導(dǎo)率值(降低20.8%)、高吸聲系數(shù)(提高24.5%)、快速自熄滅性(2 s)。利用纖維素納米晶的高結(jié)晶性和剛性以及纖維素納米微纖的半柔性鏈結(jié)構(gòu),通過表面陽離子化修飾的方法,制備出表面帶正電荷的纖維素納米晶(CCNC)和纖維素納米微纖(CCNF)。通過陽離子化納米纖維素(CCNC、CCNF)和陰離子海藻酸鈉復(fù)合構(gòu)建氣凝膠,與六亞甲基二異氰酸酯(HDI)進(jìn)行化學(xué)交聯(lián),基于CCNC和CCNF協(xié)同增強(qiáng)效應(yīng),大大提高復(fù)合氣凝膠的力學(xué)性能。基于部分還原的氧化石墨烯(RGO)和淀粉納米晶(SNC)協(xié)同增強(qiáng)改性大豆分離蛋白(SPI),制備出力學(xué)性能增加以及具有氣體阻隔效果的導(dǎo)電功能復(fù)合材料。由于SNC和RGO表面活性基團(tuán)的氫鍵相互作用,SNC的引入提高了RGO在復(fù)合體系中的分散性(SNC/RGO=15/1),改善了納米復(fù)合材料在各種濕度環(huán)境下的導(dǎo)電性。通過納米復(fù)合材料中分子間的相互作用,實(shí)現(xiàn)了植物基蛋白復(fù)合材料同步增強(qiáng)增韌的效果,同時(shí)降低了水汽和氧氣透過率,提高了蛋白質(zhì)材料的耐溶劑性和抗水性。
【學(xué)位單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB34
【部分圖文】：

CNC-TEM 圖：（a）被囊[7]，（b）細(xì)菌[8]，（c）苧麻[9]，（d）ure 1-1 CNC-TEM:(a) tunicate[8], (b) bacterial[9], (c) ramie[10], (d) wo表 1-1 不同來源的纖維素納米晶的尺寸[11]Table 1-1 Different sources of cellulose nanocrystal size[11]別 來源 長度（L/nm） 寬度（納米晶海藻 ＞1000 10細(xì)菌 100-1000 5葉狀莖 20 2棉短絨 200-300 10劍麻 100-500 3甜菜漿 210 麥桿 150-300 木材 100-300 3

以降低 CNC 表面的磺酸基團(tuán)；二是用堿性溶液中和表面的磺酸基團(tuán)[14].3 淀粉納米晶的來源與提取天然淀粉顆粒由結(jié)晶區(qū)和無定型區(qū)構(gòu)成，結(jié)晶區(qū)由支鏈淀粉有序排列構(gòu)定形區(qū)由直鏈淀粉構(gòu)成。淀粉顆粒經(jīng)酸水解后，優(yōu)先除去無定型區(qū)域，度較高的淀粉納米晶（SNC）。各種不同來源的淀粉存在直鏈淀粉和支含量的不同以及結(jié)構(gòu)的微弱差別，同時(shí)提取條件對淀粉無定形區(qū)和結(jié)晶壞程度也有所差異[15]。因此，淀粉的來源、結(jié)晶類型以及直鏈淀粉和支相對含量決定了 SNC 的結(jié)構(gòu)與形貌；淀粉的水解條件（酸類型、酸濃和時(shí)間）影響 SNC 的尺寸和產(chǎn)率[16]。通過鹽酸或硫酸在水解得到的 狀，厚度為 6 ~ 8 nm，長度為 40 ~ 60 nm，寬度為 15 ~ 30 nm[17]。圖 1由豌豆淀粉和玉米淀粉提取的 SNC-TEM 圖。Angellier 等研究了酸濃度時(shí)間、溫度和攪拌速度對水解蠟質(zhì)玉米淀粉顆粒的影響[18]。結(jié)果表明硫5 天與傳統(tǒng)提取方法鹽酸水解 40 天得到的 SNC 形狀相同，且產(chǎn)率較高。

之間的靜電排斥效應(yīng)，從而使納米粒子可以穩(wěn)定分散于水溶液。針對的 CNC 表面含有負(fù)電荷的性質(zhì)，可采用 2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨（ENC 進(jìn)行表面陽離子化修飾。CNC 和 EPTAC 之間的反應(yīng)為堿催化 CN基和 EPTAC 環(huán)氧分子間的親核加成反應(yīng)。研究表明，經(jīng)過 EPTAC 的修飾，CNC 表面電荷從 39±3 mV 升高為+30±5 mV。.2 TEMPO 氧化De Nooy 首次將四甲基哌啶氧化物（TEMPO）用來氧化纖維素PO/NaBr/NaClO 催化氧化體系中（pH=10.5），纖維素結(jié)構(gòu)上的 6 位羥為羧基，反應(yīng)體系的 pH 值可通過持續(xù)添加 NaOH 溶液維持[25,26]。TE的目的為：一是改變纖維素的表面性質(zhì)；二是通過氧化修飾將纖維素基轉(zhuǎn)變?yōu)轸然�，以適應(yīng)后續(xù)的功能化應(yīng)用或接枝聚合物反應(yīng)；三是 TE結(jié)合力學(xué)處理方法，可從天然纖維素中提取纖維素納米微纖，在此反，TEMPO 自由基作為催化劑，將輔助降解天然纖維素，促進(jìn)纖維素?zé)o的分解[10]。

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10 陳宇卓;歐忠文;劉朝輝;郭f

本文編號(hào)：2825273