改性纤维素纳米晶/醋酸纤维素静电纺纳米纤维的制备与性能

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为了解决材料的废弃、回收和降解等日益严重的环境问题，开发绿色复合材料符合全球可持续发展的战略要求。纤维素具有来源广泛、生物相容性好等特点，将成为未来绿色复合材料的主要原料。近年来静电纺醋酸纤维素纳米纤维既有普通醋酸纤维素的生物降解性、可再生性以及良好的耐化学性等优点，同时又有纳米材料的大比表面积和孔隙率等特性，但其本身力学性能较差限制了其实际应用。而纤维素纳米晶体因其纳米尺度和高强度等优异特性，是一种较为理想的有机纳米增强材料，但其表面羟基含量高，颗粒之间易于团聚，难以分散到普通溶剂中，与聚合物基体的相容性也需要改进。本论文通过化学改性的方法将其表面富含的羟基转化为更为活泼的羧基，进而将聚乙二醇接枝到纤维素纳米晶骨架上，考察了三种不同类型的纤维素纳米晶对醋酸纤维素纳米纤维的形貌结构和力学性能的影响，研究了纳米复合纤维作为缓释药物载体的可行性。具体研究内容如下：
　　（1）在采用盐酸水热法高产率制备的纤维素纳米晶基础上，比较采用未中和、氨水中和、氢氧化钠中和以及提纯后再用过硫酸铵氧化的四种处理方式对纤维素纳米晶羧基化的影响；研究表明提纯方式可以实现较大程度的纤维素纳米晶的羧基化；进而考察了过硫酸铵浓度与反应温度对纤维素纳米晶的形貌尺寸、化学结构、结晶结构和热稳定性的影响，制备出氧化度为0.13左右的羧基化纤维素纳米晶；羧基化纤维素纳米晶在水、乙醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、丙酮、二甲基亚砜、甲酸、四氢呋喃中都表现出较好的分散稳定性。
　　（2）采用化学接枝的方法，以羧基化的纤维素纳米晶为骨架，将柔性的聚乙二醇链段接枝到纤维素纳米晶表面作为支链；比较了EDC/DMAP、EDC/HOBt和锡类二丁基二月桂酸锡为催化剂对纤维素纳米晶接枝聚乙二醇的影响；研究表明有机锡类二丁基二月桂酸锡合成的接枝共聚物焓值较大，其接枝率可达到32％；接枝聚乙二醇的纤维素纳米晶具有较高的的热稳定性。
　　（3）采用三种纤维素纳米晶，即未改性的纤维素纳米晶、羧基化纤维素纳米晶和接枝聚乙二醇的纤维素纳米晶，作为醋酸纤维素的增强材料进行静电纺丝；比较三种不同纤维素纳米晶及其含量对醋酸纤维素纳米复合纤维形貌、结构及其热稳定性的影响；研究表明复合体系中都存在着的氢键作用，羧基化纤维素纳米晶对醋酸纤维素沿纳米纤维取向有较强的诱导作用，同时制备得到的纳米纤维的热稳定性较好；研究还发现，相比表面富含羟基的纤维素纳米晶，羧基化纤维素纳米晶表现出明显的增强效果，而接枝聚乙二醇的纤维素纳米晶则对醋酸纤维素纳米纤维有增韧作用；三种纤维素纳米晶的引入都可以改善醋酸纤维素纳米纤维的亲水性能和提高醋酸纤维素纳米纤维的载药量，并可以实现药物的缓释，其中又以接枝聚乙二醇的纤维素纳米晶的药物缓释作用最为明显。

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作者
秦云峰;
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作者单位

东华大学;

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授予单位东华大学;
学科纳米纤维及杂化材料
授予学位硕士
导师姓名秦宗益;
年度 2015
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类再生纤维;纺丝;
关键词
醋酸纤维素纳米纤维; 纤维素纳米晶; 静电纺丝; 热稳定性;

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