膠原基納米二氧化鈦復(fù)合材料及膠原基納米氧化鋅復(fù)合材料的制備及其性能表征.pdf

1、納米復(fù)合材料由于它的優(yōu)越性能和廣泛的應(yīng)用前景，成為當(dāng)今納米材料科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。采用溶膠凝膠法制備納米復(fù)合材料，制備工藝簡單，且具有納米微粒較小的粒度和較均勻的分散程度。本論文即利用溶膠凝膠法在網(wǎng)狀膠原基內(nèi)部原位合成膠原基納米復(fù)合材料。研究工作分為膠原基納米TiO<,2>復(fù)合材料的制備及其性能表征以及膠原基納米ZnO復(fù)合材料的制備及其性能表征兩大部分。 第一部分用溶膠凝膠原位復(fù)合法制備膠原基納米TiO<,2>復(fù)合材料。以鹽酸為

2、催化劑、乙酸為螯合劑、鈦酸丁酯為前驅(qū)體制備納米TiO<,2>溶膠，通過實(shí)驗(yàn)確定物料最佳配比：同時(shí)以羊皮為原料，通過加強(qiáng)復(fù)灰工藝制備網(wǎng)狀膠原基；然后將網(wǎng)狀膠原基與納米TiO<,2>溶膠共混，加入交聯(lián)劑戊二醛，并升高其pH值以制得性能穩(wěn)定的復(fù)合材料。通過實(shí)驗(yàn)確定最佳戊二醛用量及最適pH值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所制備的膠原基納米TiOz復(fù)合材料具有一定的熱穩(wěn)定性和良好的力學(xué)性能。納米TiO<,2>的加入可以使復(fù)合材料具有優(yōu)越的抗菌防霉性能。網(wǎng)狀膠原

3、基經(jīng)納米TiO<,2>前驅(qū)體處理后，大小約為40nm的納米TiO<,2>顆粒已經(jīng)包裹到膠原纖維束上。用原子力顯微鏡、紅外光譜、DSC圖譜等測試手段研究了膠原基納米TiO<,2>的復(fù)合機(jī)理。結(jié)果顯示，由于膠原基的存在，用溶膠凝膠法在膠原基內(nèi)部合成的納米TiO<,2>微粒的粒徑(40nm)比直接合成的納米TiO<,2>微粒的粒徑(60nm)略小。膠原的羧基可能與納米TiO<,2>前驅(qū)物中的鈦絡(luò)合物發(fā)生了配位結(jié)合，且pH值的升高能促進(jìn)膠原和納

4、米TiO<,2>前驅(qū)物的結(jié)合。 第二部分用溶膠凝膠原位復(fù)合法制備膠原基納米ZnO復(fù)合材料。通過正交實(shí)驗(yàn)確定制備納米ZnO溶膠的合成條件；同時(shí)以牛皮為原料，采用加強(qiáng)復(fù)灰工藝制備網(wǎng)狀膠原基；在網(wǎng)狀膠原基中引入交聯(lián)劑改性戊二醛以提高其熱穩(wěn)定性并將交聯(lián)后網(wǎng)狀膠原基的pH值調(diào)至與納米氧化鋅前驅(qū)體溶膠的pH值相似，便于納米ZnO溶膠向網(wǎng)狀膠原基中滲透；然后將納米氧化鋅前驅(qū)體溶膠和交聯(lián)后網(wǎng)狀膠原基共混后制得膠原基納米ZnO復(fù)合材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

5、明，所制備的復(fù)合材料具有一定的熱穩(wěn)定性和良好的力學(xué)性能，納米ZnO的加入可以使復(fù)合材料具有明顯的抗菌防霉性。網(wǎng)狀膠原基經(jīng)改性戊二醛和納米ZnO前驅(qū)體處理后，納米ZnO顆粒已經(jīng)在網(wǎng)狀膠原基生成，大小約為25nm。用透射電鏡、紅外光譜、Dsc圖譜等測試手段對膠原基納米ZnO復(fù)合材料的復(fù)合機(jī)理進(jìn)行了探討。結(jié)果顯示，由于膠原基的存在，用溶膠凝膠法在膠原基內(nèi)部合成的納米ZnO微粒的粒徑(25nm)以及含皮粉的溶膠所制得的納米ZnO微粒的粒徑(30