基于氢氧化钠/尿素体系制备石墨烯/纤维素纳米复合材料及其性能研究

摘要

随着绿色环保、可持续发展的理念深入人心，人们对纤维素这一天然高分子的加工和应用进行了广泛的研究。近年来，氢氧化钠/尿素溶解体系的发现为各种纤维素基材料的发展提供了更多的可能。但是，机械性能的不均衡以及有限的功能性，一定程度上阻碍了再生纤维素材料的进一步发展和应用。因此，本文致力于利用氢氧化钠/尿素体系制备高性能的再生纤维素及石墨烯/纤维素复合膜，并对其结构进行了表征，探究结构与性能之间的关系，具体工作内容如下：
　　第一部分工作主要是采用绿色环保的方法制备了高强度、耐紫外辐照的氧化石墨烯/纤维素复合膜。实验中我们发现低温下混合更有利于实现氧化石墨烯在纤维素基体中的均一稳定分散。引入环氧氯丙烷作为交联剂，利用氧化石墨烯和纤维素基体之间的化学交联作用和氢键作用的相互协同，相比于纯的纤维素膜，氧化石墨烯含量为0.5％的复合膜的拉伸强度、断裂伸长率和断裂能分别提高了78%、172%、397%。此外，交联的氧化石墨烯/纤维素复合膜具有优异的紫外屏蔽性。综上所述，利用本方法所制备的纤维素基复合材料在高性能生物薄膜上有着潜在的应用价值。
　　第二部分工作主要是采用简单、低成本的球磨法及表面活性剂辅助剥离制备石墨烯，并结合纤维素的氢氧化钠/尿素溶剂体系制备了石墨烯/纤维素复合膜。所制石墨烯结构完整、近乎单片层、产量大，能够稳定分散在水溶液中。相比于纯纤维素膜，得到的石墨烯/纤维素复合膜具有较高的力学性能、热稳定性和导电性。此外当加入少量离子液体时，石墨烯/纤维素复合膜的电阻率大大降低，导电性显著增加。
　　第三部分工作主要是用氢氧化钠/尿素溶解纤维素制备水凝胶膜，然后对其进行增塑、拉伸，制备高取向、多孔纤维素膜。整个过程操作简单、成本低，不添加任何有毒物质，而且制得的高取向纤维素膜具有优异的力学性能，其表面的多孔结构为纤维素膜在电池隔膜材料、过滤材料方面的应用提供了可能。

目录

第一章绪论

1.1引言

1.2纤维素溶剂

1.3再生纤维素材料

1.4石墨烯概述

1.5石墨烯/纤维素纳米复合材料

1.6本文的研究目的及意义

第二章 高强度、耐紫外辐照的GO/cellulose复合材料的制备与表征

2.1引言

2.2实验部分

2.3结果与讨论

2.4本章小结

第三章石墨烯/纤维素导电复合材料的制备与表征

3.1引言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4本章小结

第四章高取向、多孔纤维素膜的制备与表征

4.1引言

4.2实验部分

4.3结果与讨论

4.4本章小结

全文总结

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文目录

声明