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抗菌纳米纤维素/聚乙二醇复合相变材料的制备及作用机制

作　者: 孟围
导　师: 王海英
学　校: 东北林业大学
专　业: 森林植物资源学
关键词: 纳米纤维素聚乙烯醇聚乙二醇抗菌材料相变材料
分类号:
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着当代能源危机及环境污染的日益加剧,寻找可再生新能源物质成为当前研究的热点。纤维素作为自然界中储量丰富且可持续再生的一类天然高分r,利用并开发纤维素已引起广大科技工作者的兴趣。纳米纤维素(NCC)不仅具备纤维素的所有特性,也具备了纳米材料的诸多优点,利用纤维素制备出具有相变、抑菌等性能的新型纳米材料是当前纤维素研究领域的热点之一。本论文以芦苇浆为原料,采用超声波预处理酸解法制备纳米纤维素(NCC),在单因素试验的基础上,对NCC得率的三个主要影响因素进行响应面法优化。通过透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外(FT-IR)、激光粒度仪(DLS)等表征。结果显示纳米纤维素为形貌规整、粒度分布均匀的纤维素Ⅰ型纳米纤维素,并得出硫酸水解法制备NCC的响应面法优化制备工艺条件为：超声波预处理32.12min,硫酸浓度质量分数53.46%,反应温度52.28。C,反应时间4.0h,在此条件下NCC得率最高(78.64%)。利用三种不同粒径分布的纳米纤维素为增强相,通过物理共混法制备不同m(NCC)/m(PVA)复合膜,研究其力学性能和热学性能。结果显示：三种不同长径比的NCC在不同添加质量比下对共混膜的增强作用不同。以NCC为稳定剂,原位合成纳米纤维素/纳米粒子。通TEM、XRD、UV、TG以及滤纸片法抑菌性实验对纳米纤维素/米粒子溶胶进行了表征,结果显示：在m(Ag)/m(NCC)为3%～5%时为最优制备条件,得到的纳米纤维素/米银粒子中纳米银粒子分散均匀且为球形,粒径大小10nm,主要被吸附在纳米纤维素表面；纳米纤维素/银纳米粒子溶胶具有抗菌性,银粒子浓度为0.001mol/L时,对大肠杆菌的抑制作用最好,而银粒子浓度为0.0006mol/L时,对金黄色葡萄球菌的抑制效果最好；纳米银粒了的粒径越小对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑制作用越明显。以纳米纤维素(NCC)为骨架,聚乙二醇(PEG)为相变功能基,通过化学接枝法制备得到NCC-PEG固-固相变材料。分别采用IR、DSC、TGA等技术手段对NCC-PEG (?)(?)变材料进行热性能以及储能性能表征,结果表明通过化学接枝成功的制备出了NCC-PEG相变材料,相变材料的热稳定性得到有效改善,其相变焓高达150.1J/g,具有优良储能效率。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
1 绪论  9-17
  1.1 引言  9
  1.2 纳米纤维素的特点  9-10
    1.2.1 纳米纤维素胶体具有高反应活性  9
    1.2.2 纳米纤维素胶体具有高结晶度  9-10
    1.2.3 纳米纤维素具有高强度和高杨氏模量  10
    1.2.4 纳米纤维素胶体具有流变性和稳定性  10
  1.3 纳米纤维素的制备  10-14
    1.3.1 物理法  11-12
    1.3.2 化学法  12-14
    1.3.3 生物法(细菌纤维素)  14
  1.4 纳米纤维素的应用  14-15
  1.5 论文工作的提出及主要研究内容  15-17
2 响应面法优化超声波预处理制备纳米纤维素的工艺  17-28
  2.1 引言  17
  2.2 实验部分  17-18
    2.2.1 实验材料、试剂与仪器  17
    2.2.2 纳米纤维素的制备  17-18
    2.2.3 单因素实验  18
    2.2.4 纳米纤维素制备工艺的设计实验  18
    2.2.5 纳米纤维素得率的计算  18
  2.3 结果与讨论  18-27
    2.3.1 单因素实验结果  18-20
    2.3.2 响应面法优化制备工艺条件  20-24
    2.3.3 纳米纤维素的表征  24-27
  2.4 本章小结  27-28
3 三种纳米纤维素对NCC/PVA复合膜性能的影响  28-38
  3.1 引言  28
  3.2 实验部分  28-30
    3.2.1 实验试剂与仪器  28-29
    3.2.2 样品制备  29-30
    3.2.3 实验表征  30
  3.3 结果与讨论  30-36
    3.3.1 NCC透射电镜及粒度分布  30-32
    3.3.2 NCC/PVA复合膜的表面和断面形貌  32-33
    3.3.3 纳米纤维素和复合膜的FT-IR分析  33-34
    3.3.4 NCC/PVA复合膜的力学性能  34-35
    3.3.5 复合膜的透光性  35
    3.3.6 NCC及其复合膜的热学性能分析  35-36
  3.4 本章小结  36-38
4 纳米纤维素/银纳米粒子的制备及表征  38-49
  4.1 引言  38
  4.2 实验部分  38-40
    4.2.1 实验试剂与仪器  38-39
    4.2.2 纳米纤维素/银纳米粒子的原位合成  39
    4.2.3 纳米纤维素/银纳米粒子抑菌性能测试  39
    4.2.4 表征  39-40
  4.3 结果与讨论  40-48
    4.3.1 样品宏观形貌  40-41
    4.3.2 纳米纤维素透射电子显微镜分析  41-42
    4.3.3 纳米纤维素/银纳米粒子透射电镜分析  42-43
    4.3.4 X射线衍射分析  43
    4.3.5 紫外分光光度计检测  43-44
    4.3.6 热重分析  44-45
    4.3.7 固含量测定  45-46
    4.3.8 纳米纤维素/银纳米粒子的形成机理分析  46
    4.3.9 抑菌性能测试  46-48
  4.4 本章小结  48-49
5 抗菌纳米纤维素/聚乙二醇复合相变材料的制备  49-53
  5.1 引言  49
  5.2 实验部分  49-50
    5.2.1 实验试剂  49
    5.2.2 实验方法  49
    5.2.3 分析测试  49-50
  5.3 结果与分析  50-52
    5.3.1 红外光谱分析  50-51
    5.3.2 DSC分析  51
    5.3.3 热重分析  51-52
  5.4 本章小结  52-53
6 结论  53-55
参考文献  55-62
攻读学位期间发表的学术论文  62-64
致谢  64-65

抗菌纳米纤维素/聚乙二醇复合相变材料的制备及作用机制

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