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文檔簡介
1、纖維素(CE)作為自然界含量最豐富的可再生天然高分子聚合物,具有良好的生物可降解性和生物相容性,研究CE薄膜對緩解日益嚴峻的資源問題和環(huán)境問題有重大的意義。然而,CE分子結(jié)構(gòu)中含有大量的氫鍵,這些氫鍵使得其很難溶解于普通溶劑或進行熔融加工,在一定程度限制了CE的廣泛應(yīng)用。常溫離子液體(IL)對CE具有很好的溶解能力,通過IL可以制備出再生的CE薄膜,但所制備的薄膜脆性較大且強度較低。為此,本文以離子液體氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑(AM
2、ImCl)為CE溶劑,利用柔性聚丁二酸丁二醇酯(PBS)增韌CE薄膜,并在韌性提高的基礎(chǔ)上,添加少量的剛性碳納米管和石墨烯實現(xiàn)對CE復(fù)合薄膜的綜合性能的增強。
本文通過在PBS/IL的分散液中溶解CE制備了CE-PBS復(fù)合薄膜,并研究了PBS對再生CE薄膜性能的影響。結(jié)果表明,PBS是以共混的形式存在于CE基體中的,它們之間沒有化學(xué)鍵作用,PBS的含量顯著影響其顆粒的大小和分散狀態(tài)。低含量下PBS微顆粒均勻分散在CE基體中,降
3、低了纖維素分子間氫鍵密度,有利于纖維素分子鏈滑移,增強復(fù)合材料韌性。PBS含量僅為1wt%時,復(fù)合薄膜的拉伸強度和斷裂伸長率分由純CE的42.4MPa和6.07%提高到55MPa和25.6%,分別提高了29.7%和322%。通過超聲方法實現(xiàn)多壁碳納米管(MWCNTs)在IL中的均勻分散,進而制備出均勻分散的MWCNTs/CE-PBS復(fù)合薄膜。結(jié)果表明,MWCNTs/CE-PBS復(fù)合薄膜的力學(xué)性能和導(dǎo)電能力均隨著MWCNTs含量的增加而提
4、高。當(dāng)MWCNTs含量為4wt%時,復(fù)合薄膜的拉伸強度和楊氏模量分別為73.5MPa和2.72GPa,較CE-PBS-1分別提高了33.6%和87.5%,較純CE薄膜分別提高了73.3%和68.9%;復(fù)合薄膜的電導(dǎo)率為1.3×10-5S/m,較純CE薄膜(2.5×10-14 S/m)提高了9個數(shù)量級。通過將氧化石墨(GO)分散在去離子水中,與IL混合后采用減壓蒸餾法去除水分,得到均勻分散的GO/IL溶液,然后通過熱還原得到均勻分散的還原
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