木棉纤维的模板结构特性及其在磁性纳米复合材料制备中的应用研究

摘要

本研究测定了木棉纤维的化学成分,利用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射对木棉纤维的形态结构和聚集态结构进行了表征；采用NaOH溶液、脂肪酶、超声波对木棉纤维进行了预处理,对预处理后木棉纤维的可及度、形态结构进行了表征；以木棉纤维及预处理后的木棉纤维为基材,用原位复合方法制备了木棉纤维/磁性纳米复合纤维,研究了预处理及复合工艺对复合效果的影响。用x射线衍射仪、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)对复合纤维的结构进行了表征。研究结果表明： 1.木棉纤维的硝酸-乙醇纤维素、聚戊糖及酸不溶木素含量分别为43.73％、37.43％、11.36％。木棉纤维的结晶度为31.29％。SEM显示,木棉纤维结构疏松,是薄壁中空的纤维,可作为模板应用于原位复合法制备木棉纤维/磁性纳米复合纤维。 2.研究了NaOH溶液、脂肪酶、超声波预处理对木棉纤维结构和性质的影响。碱预处理采用两种方式：打浆-NaOH溶液预处理和NaOH溶液预处理一打浆。研究结果表明：打浆-NaOH溶液预处理、超声波预处理后木棉纤维的保水值下降,脂肪酶预处理后木棉纤维的保水值略有提高,NaOH溶液预处理-打浆对木棉纤维的作用效果较好,预处理后木棉纤维的保水值较高。 3.研究了预处理方式对木棉纤维腔内复合效果的影响,结果表明：打浆处理、酶处理对木棉纤维腔内复合效果的改善作用不明显；碱处理是相对有效的预处理方法,特别是经过碱预处理-打浆40min的木棉纤维,复合效果较好,复合纤维的灰分和铁含量分别为12.48％、75.76mg/g纤维。 4.对木棉纤维的表面复合特性进行了研究,结果表明:NaOH溶液预处理的木棉纤维复合效果最好,其复合纤维的铁含量为64.35mg/g纤维；其次为超声波预处理和打浆处理的木棉纤维,其复合纤维的铁含量分别为：61.00mg/g纤维和59.30mg/g纤维。与腔内复合相比,木棉纤维表面复合样品铁含量高,效果较好。 5.AFM显示制备的木棉/磁性纳米复合纤维表面有大量的铁氧体分布,颗粒形状以棒状为主,并含有少量球状、针状颗粒。SEM图显示铁氧体颗粒在木棉纤维的细胞腔内也有分布。X-射线衍射分析结果表明,制备的木棉/磁性纳米复合纤维出现了γ-Fe2O3的特征衍射峰。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1木棉纤维

1.1.1木棉

1.1.2木棉纤维的基本特性

1.1.3木棉纤维的基本用途

1.1.4木棉纤维的研究现状

1.2磁性纳米材料的特性及应用

1.3磁性植物纤维的制备及研究进展

1.3.1原位合成法

1.3.2腔内填充法

1.3.3表面涂布法

1.4植物纤维的模板结构

1.5本论文的研究意义和目的

第二章木棉纤维的基本特性

2.1引言

2.1.1植物纤维原料的化学成分和形态结构

2.1.2纤维的微观结构

2.1.3打浆对植物纤维的作用

2.2实验部分

2.2.1原料与试剂

2.2.2仪器与设备

2.2.3化学成分分析

2.2.4打浆实验

2.2.5光学显微镜观察纤维形态

2.2.6扫描电镜试样观察

2.2.7打浆度、保水值的测定

2.2.8纤维长度分布的测定

2.2.9 X-射线衍射分析

2.3结果与讨论

2.3.1木棉纤维的化学成分分析

2.3.2木棉纤维的打浆实验

2.3.3木棉纤维的聚集态结构表征

2.4本章小结

第三章木棉纤维的预处理及其表征

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1原料与试剂

3.2.2仪器与设备

3.2.3 NaOH溶液预处理

3.2.4超声波预处理

3.2.5脂肪酶预处理

3.2.6扫描电镜试样观察

3.2.7 X-射线衍射

3.2.8 FTIR分析

3.3结果与讨论

3.3.1NaOH溶液对木棉纤维的预处理作用

3.3.2超声波对木棉纤维的预处理作用

3.3.3脂肪酶对木棉纤维的预处理作用

3.3.4 FTIR分析

3.4本章小结

第四章木棉纤维腔内复合特性的研究

4.1引言

4.1.1植物纤维的模板结构及原位复合法

4.1.2磁性纤维的制备

4.2实验部分

4.2.1原料与试剂

4.2.2仪器与设备

4.2.3实验方法

4.2.4灰分含量的测定

4.2.5原子吸收光谱法测定复合纤维的铁含量

4.2.6扫描电镜的测试

4.2.7 X-射线衍射

4.3结果与讨论

4.3.1打浆对木棉纤维腔内复合的影响

4.3.2酶预处理对木棉纤维腔内复合的影响

4.3.3碱预处理对木棉纤维腔内复合的影响

4.3.4吸附Fe2+浓度对木棉纤维腔内复合效果的影响

4.3.5搅拌转速对木棉纤维腔内复合效果的影响

4.3.6助留剂的应用对木棉纤维腔内复合效果的影响

4.3.7 X-射线衍射分析

4.4本章小结

第五章木棉纤维表面复合特性的研究

5.1引言

5.2实验部分

5.2.1原料与试剂

5.2.2仪器与设备

5.2.3实验方法

5.2.3灰分含量的测定

5.2.4原子吸收光谱法测定单位复合纤维上的含铁量

5.2.5扫描电镜的测试

5.2.6AFM观察

5.2.7 X-射线衍射

5.3结果与讨论

5.3.1打浆对木棉纤维表面复合的影响

5.3.2预处理对木棉纤维表面复合的影响

5.3.3熟化方式对木棉纤维复合反应的影响

5.3.4表面复合纤维样品的AFM观察

5.3.5 X射线衍射分析

5.4本章小结

结论

主要研究成果

课题创新

存在问题及进一步展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间取得的研究成果