笼形聚倍半硅氧烷增强多壁碳纳米管的分散性研究及其纤维素复合膜的制备

作者:6up  来源:6up扑克  时间:2020-05-15 14:25  点击:

  塑料包装的不可降解及其主要原料石化资源的日益衰竭所引发的环境问题越来越受关注。因此,开发和利用可降解且性能优良的生物基高分子迫在眉睫。纤维素及其衍生物具有良好的成膜性和低廉的价格,因此在食品包装领域具有巨大的应用潜力。但纯的纤维素膜往往机械性能和阻水性较差,严重地限制了其实际应用。在高分子中添加纳米填料是近年来广泛研究的可有效改善高分子膜性能的手段,但其改善效果与纳米粒子在高分子中的分散性紧密相关。基于以上背景,本研究选用多壁碳纳米管(MWNTs)为纳米填料来改善纤维素膜的性能,采用物理分散剂和球磨技术以提高其在复合膜中的分散性。第一采用笼形聚倍半硅氧烷(POSS)作为MWNTs的物理分散剂,以紫外吸光度为指标,考察了POSS的结构、MWNTs的浓度及POSS与MWNTs的质量比对MWNTs在水溶液中分散性的影响;第二,借助湿法球磨技术进一步提高POSS对MWNTs的分散效率,优化了POSS和MWNTs的质量比、球磨时间和球磨速度等影响因素;第三,采用透射电镜、拉曼光谱、荧光光谱和紫外近红外光谱等测试方法探究了POSS增强MWNTs分散性的机理;第四将MWNTs/POSS分散液与羧甲基纤维素钠(CMC)共混制备复合膜,对复合膜的微观形貌、结晶形貌、机械性能和水蒸气透过系数等性能进行了表征,以探究纳米粒子对复合膜的结构和性能的影响以及MWNTs和POSS在复合膜中的协同作用。通过以上研究,本论文获得了如下主要结果:1.POSS对MWNTs在水溶液中的分散性的增强作用与POSS的结构、MWNTs的浓度及POSS与MWNTs的质量比有关。五种不同结构的POSS中,非极性较强的POSSC在提高MWNTs的分散浓度和稳定性方面均具有较好的效果。在所测试的条件下,当MWNTs浓度为30 mg/L,且POSSC和MWNTs的质量比为1时,MWNTs在水溶液中的分散性和稳定性均为最好。2.将POSSC和MWNTs的混合物湿法球磨后再分散,探究了湿法球磨的最佳条件为:POSSC和MWNTs的质量比为1,球磨速度和时间分别是200 rpm和60 min。此时,MWNTs的初始分散浓度约为15.45 mg/L,且在静置180 min后,仍能保持初始浓度的96.82%。3.通过透射电镜可观察到,POSSC在球磨作用下吸附在MWNTs的表面。拉曼光谱、荧光光谱和紫外近红外光谱的结果则进一步表明二者间主要是物理的相互作用,并存在电荷转移。因此,POSSC对MWNTs的分散作用主要是通过POSSC在MWNTs表面的吸附产生的空间位阻所导致。而湿法球磨提供的剪切等作用可促进更多的POSSC吸附在MWNTs表面,从而进一步提高了MWNTs在水中的分散性。4.将MWNTs/POSSC混合物添加到CMC膜中,当添加量小于1 wt.%时,纳米粒子在复合膜内分散较好;当MWNTs/POSSC的添加量为0.75 wt.%时,相较于纯CMC膜,复合膜的抗拉强度、杨氏模量和伸长率分别提高了30%,11%和41%,且水蒸气透过系数降低了10%。与单独添加等量的MWNTs和POSSC的复合膜相比,同时添加MWNTs/POSSC时对复合膜各项性能的改善效果更好。这说明MWNTs与POSSC共同作用对CMC膜的改善效果高于单一组分。

  刘琴;吴帅帅;徐丹;;POSS对壳聚糖膜的阻湿与拉伸性能的影响[J];包装工程;2016年21期

  唐正弦;贺玉婷;;温度和甘油对海藻酸钠/羧甲基纤维素钠膜阻隔性的影响[J];轻工科技;2015年01期

  李伯菊;许喆;叶飞;雷佳杰;徐丹;;不同碳纳米管对壳聚糖膜性能的影响研究[J];包装工程;2014年23期

  张文静;曲家利;李齐方;陈广新;;基于Diels-Alder反应与原子转移自由基聚合制备核壳型碳纳米管-笼型倍半硅氧烷杂化材料[J];高分子学报;2014年04期

  孙中华;陈夫山;;DMAc/LiCl体系下纤维素/聚醚砜共混膜的制备与表征[J];包装工程;2013年05期

  秦蓓;;塑料食品包装材料安全性研究现状[J];包装工程;2011年19期

  徐绍虎;;纳米材料在食品包装中的应用研究进展[J];包装工程;2011年13期

  曹新鑫;樊斌斌;何小芳;胡蕾阳;刘玉飞;;POSS改性聚合物复合材料力学性能研究进展[J];中国塑料;2011年02期

  张金明;张军;;基于纤维素的先进功能材料[J];高分子学报;2010年12期

  张晓燕;宁玉娟;李克贤;侯向华;黄科林;;几种不同来源的纤维素再生膜的性能比较[A];2015年中国化工学会年会论文集[C];2015年

  鲁婷菊;纤维素增强聚合物复合材料的制备与力学性能研究[D];西南交通大学;2015年

  杨健;李小保;叶菊娣;洪建国;黄婧琦;;原位共聚共混制备改性纤维素聚乳酸复合材料[J];广东化工;2017年18期

  马盼盼;赫羴姗;邸明伟;;纤维素的活化方法研究进展[J];生物质化学工程;2017年05期

  丁婷婷;李倩;金贞福;葛志伟;陆伟苗;;纳米化竹粉/羧甲基纤维素复合膜材料制备及性能研究[J];林业工程学报;2017年05期

  齐锴亮;;活性可控自由基聚合在天然高分子改性领域的应用研究[J];化学与黏合;2017年05期

  王音乔;毛芸;乔永振;田静;杨益琴;戴红旗;;纤维素大分子引发剂的制备与表征[J];纤维素科学与技术;2017年03期

  陶正凯;左思敏;许玲;曾杰;常俏;荆肇乾;;玉米秸秆生物质碳源预处理条件选择研究[J];化工技术与开发;2017年08期

  王坤鹏;孙晓霞;王新厚;;TiO_2/纤维素多孔三维材料的制备及其在染料分解中的应用研究[J];产业用纺织品;2017年07期

  何潇;高巧侠;张正周;;纳米TiO_2在果蔬包装中的应用研究进展[J];保鲜与加工;2017年04期

  王宇;李如燕;李根;张松;;咖啡壳纤维素提取工艺的优化及其微观结构[J];化工进展;2017年06期

  高龙美;江小平;吴雄杰;赵康;李志平;王飞虎;方强;;食品包装用树脂中灼烧残渣不确定度的评定[J];包装学报;2017年02期

  吴帅帅;笼形聚倍半硅氧烷增强多壁碳纳米管的分散性研究及其纤维素复合膜的制备[D];西南大学;2017年

  周美丽;;纤维素增强壳聚糖/普鲁兰多糖包装材料的研究[J];包装工程;2015年11期

  刘乐浩;赵廷凯;刘和光;李铁虎;;碳纳米管/壳聚糖复合材料的研究进展[J];炭素技术;2012年03期

  刘幸幸;王家俊;刘海龙;樊春艳;;壳聚糖/大豆分离蛋白复合包装膜的制备与表征[J];包装工程;2012年03期

  刘凯;王碧;邱艳;;海藻酸/羧甲基纤维素共混膜的结构与性能研究[J];化学世界;2011年11期

  王成云;张伟亚;谢堂堂;吴透明;张恩颂;沈雅蕾;;气相色谱/串联质谱法测定塑料制品中的禁用芳香胺[J];塑料科技;2011年06期

  陈锦瑶;朱蕾;张立实;;我国塑料食品包装材料及容器标准体系现况研究与问题分析[J];现代预防医学;2011年06期

  李亚娜;贺庆辉;;纳米ZnO/HDPE膜对奶酪的抗菌保鲜性[J];食品科学;2011年04期

  张克宏;;纳米SiO_2/PP复合保鲜膜的制备与性能研究[J];塑料工业;2011年02期

  袁志;王明力;李霞;;纳米SiO_2壳聚糖复合膜保鲜草莓的研究[J];现代食品科技;2011年01期

  李状;石锦志;廖兵;庞浩;;纤维素/LiCl/DMAc溶液体系的研究与应用[J];高分子通报;2010年10期

  刘诗萌;水稻秸秆纤维素的纯化及纺丝工艺的研究[D];西南交通大学;2014年

  沙广燕,朱英华,梁长海,郭树才;炭-炭复合膜制备的探索研究[J];炭素;2002年03期

  邹本雪;张雄福;刘海鸥;王同华;王金渠;王安杰;;新型炭基-沸石复合膜材料的合成研究进展[J];现代化工;2005年S1期

  武春瑞;张守海;杨大令;蹇锡高;;耐高温复合膜的制备及在废水处理中的尝试[J];高分子材料科学与工程;2007年01期

  兰俊杰;马莺;;高直链玉米淀粉基复合膜的制备[J];高分子材料科学与工程;2008年12期

  王振成;张海滨;金伟;;炭/硅复合膜的制备与表征[J];中国高新技术企业;2008年04期

  李新利;蒋炜;梁斌;;钯铜复合膜透氢性和稳定性研究进展[J];化工进展;2008年07期

  邱增英;钟世安;;烟酸分子印迹复合膜的制备及其分离性能研究[J];化学学报;2010年03期

  李小瑞;沈一丁;李刚辉;赖小娟;;疏水化淀粉基复合膜的制备及性能[J];高分子材料科学与工程;2010年05期

  毛庆辉;毛志平;;酚酞型聚芳醚砜/蛭石复合膜的制备与性能[J];东华大学学报(自然科学版);2010年05期

  邱礼平;资名扬;胡碧君;温其标;;天然高分子复合膜的制备及性能研究[A];“食品加工与安全”学术研讨会暨2010年广东省食品学会年会论文集[C];2010年

  刘富;左丹英;操建华;朱宝库;徐又一;;有机/无机支撑复合膜的制备与应用[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年

  刘庆岭;王同华;张志国;梁长海;郭洪臣;邱介山;曹义鸣;;新型炭/T型分子筛复合膜材料的设计、制备及应用[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(7)[C];2007年

  李安武;熊国兴;谷景华;郑禄彬;;金属陶瓷复合膜的制备[A];第二届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1995年

  范晓丹;张襄楷;徐廷献;;烟气脱硫用γ-Al_2O_3复合膜的制备与表征[A];第二届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2005年

  雷启福;钟世安;杜邵龙;彭密军;周春山;;分子印迹复合膜的合成及其拆分性能研究[A];第二届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2005年

  朱丹;徐海生;王斌;杨昌正;;氧化铝-高分子多孔复合膜[A];第三届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1998年

  许振良;;分子印迹复合膜制备及其手性药物分离的研究[A];第五届全国医药行业膜分离技术应用研讨会论文集[C];2012年

  苗睿瑛;方勇;唐玲;李建玲;王新东;;直接甲醇燃料电池用离子液体复合膜的制备及性能研究[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年

  宋玉军;孙斌;孙本惠;亨利·劳伦斯;;用界面聚合法制备结构与性能可控的超薄复合膜的成膜机理(英文)[A];第二届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2005年

  林其水;复合膜生产中两种常见问题的分析处理[N];中国包装报;2008年

  罗小明;2010软包装复合膜加工技术交流会在庵埠结束[N];中国包装报;2010年

  巩海江 赵佩星 鹿晓红;广生药用铝箔复合膜项目昨日竣工投产[N];晋中日报;2010年

  叶会见;TDPA改性BaTiO_3/PVDF介电复合材料的储能及电子辐照损伤行为[D];哈尔滨工业大学;2015年

  董峰;基于果蔬包装的纳米纤维素/壳聚糖复合膜的制备、性能及应用[D];东北林业大学;2015年

  王连军;聚酰胺—聚醚嵌段共聚物平板复合膜的研究[D];大连理工大学;2015年

  李潘源;分离CO_2促进传递膜渗透选择性能强化研究[D];天津大学;2015年

  石强;PPTA/PSF原位共混膜及其聚胺复合膜的设计与构建[D];天津工业大学;2017年

  常南;食品用塑料复合包装膜中残留甲苯迁移规律及迁移机理研究[D];沈阳农业大学;2017年

  林志峰;无机及有机材料复合膜对碳钢腐蚀行为的影响[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2011年

  武春瑞;杂萘联苯聚醚酰胺超滤膜及其复合膜的研究[D];大连理工大学;2006年

  张宇峰;超低压高通量聚哌嗪均苯三甲酰胺/聚砜纳滤复合膜的研究[D];天津工业大学;2004年

  魏菊;杂萘联苯聚醚砜酮超滤膜及其复合膜的研究[D];大连理工大学;2007年

  王丽英;玉米醇溶蛋白修饰细菌纤维素基复合膜材料的制备及其应用研究[D];华南理工大学;2015年

  张汉泉;亲水性陶瓷复合膜的制备及其分离性能研究[D];华南理工大学;2015年

  王孝丽;Ag基透明导电复合膜的制备及性能研究[D];山东建筑大学;2015年

  闫美玲;无水磷酸法制备纳米纤维素及乙酰化改性[D];东北林业大学;2015年

  吴艳;聚乳酸/聚己内酯/百里香酚复合膜的制备与性能研究[D];昆明理工大学;2015年

  刘瑞麟;纳米TiO_2/Ag~+/壳聚糖膜制备及保鲜性能研究[D];东北林业大学;2015年

  张华超;壳聚糖/牛蒡提取液复合膜制备及应用[D];东北林业大学;2015年

  朱军勇;高通量、耐污染荷电纳滤复合膜制备及其脱盐性能研究[D];郑州大学;2015年

  林长生;SiO_2/Al_2O_3/PET复合膜的制备及其透湿性能研究[D];湖南工业大学;2015年

  吕惠玲;聚苯胺/氧化钨复合膜的制备及其在中性介质中的电化学活性研究[D];南京理工大学;2015年

6up
电话:0519-83970828
传真:0519-83971008
地址:中国江苏.常州钟楼经济开发区童子河西路8-8号