细菌纤维素纳米环境友好复合材料的制备及性能研究

摘要

本研究以细菌纤维素为增强体，天然高分子材料淀粉和人工合成高分子材料不饱和聚酯树脂为基体，分别利用醛类交联剂引发共混方法和RTM方法制备环境友好复合材料。对其力学性能、吸湿性能、降解性能以及细菌纤维素表面处理对复合材料性能的影响进行了系统研究。 研究结果表明，ST/BC复合材料中基体与增强纤维形成了互穿网络结构；通过对细菌纤维素进行表面改性处理，在UPR/BC复合材料的界面处形成了化学键结合，增强了复合材料的力学性能。表面改性处理使UPR/BC复合材料的拉伸、弯曲、剪切强度以及杨氏模量分别提高了117.7％、38.4％、38.7％和27.6％。随纤维体积分数的增加，ST/BC复合材料的拉伸强度提高，断裂延伸率下降；当纤维体积分数为20％时，UPR/BC复合材料拉伸强度最高，达到152.9MPa。在75％相对湿度下，ST/BC复合材料的吸湿过程不符合Fick定律，复合材料的吸湿速率及吸湿量低于淀粉基体，并随纤维体积分数的增加继续降低；UPR/BC复合材料的吸湿过程符合Fick定律的描述，纤维的表面偶联处理降低了复合材料的吸湿速率和平衡吸湿量，但随着UPR/BC复合材料中纤维体积分数增加，材料的吸湿速率及吸湿量增加。采用土壤填埋降解与酶降解的方法考察了ST/BC复合材料的降解性，结果证实，土埋30d后，基体材料与复合材料的质量损失均接近30％；酶降解36h后复合材料降解率可达25％。对UPR/BC复合材料进行了UV光照降解实验以及XPS测试，结果证实，复合材料吸收光能后发生氧化降解，材料表面含氧宫能团数量增加，复合材料发生一定程度的光降解。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2可降解高分子材料

1.2.1淀粉基塑料

1.2.2不饱和聚酯树脂

1.3天然纤维复合材料

1.3.1 植物纤维

1.3.2细菌纤维素

1.3.3 纤维表面改性

1.4国内外研究现状

1.5本课题研究背景、意义及内容

1.5.1研究背景和意义

1.5.2研究内容及目标

1.5.3论文创新点

第二章BC/淀粉复合材料的制备及性能研究

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1 实验材料及药品

2.2.2实验仪器与设备

2.2.3复合材料的制备工艺

2.2.4性能测试

2.3结果与讨论

2.3.1 BC体积分数对复合材料力学性能的影响

2.3.2复合材料吸湿性能研究

2.3.3复合材料土壤填埋降解性能研究

2.3.4复合材料的酶降解性能研究

2.4本章小结

第三章BC/UPR复合材料的制备及性能研究

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1基体与增强材料

3.2.2实验用仪器与设备

3.2.3纤维表面处理

3.2.4复合材料制备工艺

3.2.5性能测试

3.2.6微观分析

3.3结果与讨论

3.3.1 BC/UPR复合材料力学性能研究

3.3.2 BC/UPR复合材料吸湿性能研究

3.3.3 BC/UPR复合材料的光降解性能

3.4本章小结

第四章全文结论

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢