本文主要研究内容
作者刘昕昕（2019）在《木聚糖纳米复合智能水凝胶的制备及性能调控的研究》一文中研究指出：木聚糖型半纤维素作为农林生物质的主要成分之一,具有资源丰富、廉价、可再生、可降解性和生物相容性等特点。由于木聚糖结构差异性较大、自身重均分子量较低以及加工性能差,造成木聚糖成胶性能差,限制了木聚糖在水凝胶领域的中的应用。一般通过接枝交联技术,改善木聚糖难成胶的问题,但通常水凝胶的机械性能不高,仍限制了木聚糖水凝胶的工业应用。为了进一步拓宽木聚糖水凝胶的应用范畴,本论文以木聚糖及其衍生物为原料,借助具有零维、一维和二维结构的纳米材料的增强特点,通过多种交联键的设计,构建了机械性能好、智能型的木聚糖纳米复合水凝胶。主要研究了纳米材料以及交联方式对复合水凝胶的增强机制,并探讨其对复合水凝胶性能的影响,初步探索制备的木聚糖纳米复合水凝胶的潜在应用。1、将具有零维结构的无机纳米粒子MgO、ZnO、Al2O3、Fe2O3、SiO2和TiO2作为增强材料引入到羧甲基木聚糖-g-聚丙烯酰胺复合水凝胶中。利用FTIR、XRD、SEM、流变分析、溶胀分析以及机械性能测试对所制备的复合水凝胶进行性能分析。实验结果表明纳米粒子表面的羟基和聚合物中的氨基和羧基形成氢键,实现复合水凝胶机械强度的提升。对比研究还发现添加TiO2的复合水凝胶具有最高的压缩强度（508.37kPa）、拉伸强度（22.59 kPa）以及最长的伸长率（784.1%）,复合水凝胶经过30次循环压缩测试后依然可以保持90%以上的强度,并具有快速回弹性能。此外,制备的复合水凝胶还具有水驱动的形状记忆性能。2、将一维纳米材料—酸化多壁碳纳米管引入马来酸酐改性木聚糖-g-N-异丙基丙烯酰胺复合水凝胶中。利用FTIR、XRD、SEM、溶胀分析以及机械性能测试对所制备的纳米复合水凝胶进行性能分析。实验结果表明酸化碳纳米管可以明显的提高复合水凝胶的机械性能,复合水凝胶的最大压缩强度达到83 kPa,是未添加酸化碳纳米管的4倍。酸化碳纳米管还赋予复合水凝胶光热转换性能,在NIR照射下,含有复合水凝胶的比色皿中的水温8 min内由26℃升至56℃。此外,复合水凝胶还具有盐溶液驱动形状记忆特性。3、采用一锅法,利用一维纳米材料—羟基化多壁碳纳米管的增强性能和金属配位键的作用,制备了具有高压缩强度、高伸长率以及高弹性的羧甲基木聚糖-g-丙烯酸复合水凝胶。利用FTIR、XRD、SEM、流变分析、溶胀分析以及机械性能测试对所制备的复合水凝胶进行性能分析。分析结果表明,Fe3+-羧基配位作用以及羟基化多壁碳纳米管赋予了复合水凝胶高强度和高回弹性能,其最大压缩强度和伸长率分别可以达到10.4 MPa以及1032%。复合水凝胶在被循环压缩30次后还可以回复到原始形状。羧甲基木聚糖-g-丙烯酸复合水凝胶在Fe3+驱动下具有形状记忆性能。4、利用一维纳米材料—纤维素纳米晶（CNC）的增强性能以及其与季铵木聚糖（QAX）之间的静电作用、高分子聚乙烯醇（PVA）的强氢键作用,采用冷冻—解冻循环方法制备了木聚糖基复合水凝胶,利用FTIR、XRD、SEM、流变分析、溶胀分析以及机械性能测试对所制备的复合水凝胶进行性能分析。实验结果表明CNC和QAX之间的静电相互作用和高含量的聚乙烯醇有助于提高复合水凝胶的机械性能,复合水凝胶的最高压缩强度和断裂伸长率分别为1.56 MPa和771%。此外,强氢键作用赋予复合水凝胶自愈合性能,48 h内愈合效率为37.03%。5、利用金属配位键和一维纳米材料—纤维素纳米纤维（CNF）和季铵木聚糖（QAX）之间的静电作用,构建了力学性能良好、具有粘附性和自愈合性能的木聚糖基复合水凝胶。利用FTIR、XRD、SEM、流变分析、溶胀分析以及机械性能测试对所制备的复合水凝胶进行性能分析。其中聚丙烯酸和Al3+之间的金属配位键以及CNF和QAX之间的静电作用形成双物理交联结构,并对复合水凝胶的机械强度有着积极的影响,复合水凝胶的最大拉伸强度和断裂伸长率分别为31.03 kPa和2971%。复合水凝胶具有快速自愈合性,自愈合效率可以在2 h内达到95%。此外,复合水凝胶还具有粘附性,可以粘附在金属块、玻璃培养皿、橡胶塞、塑料盒子以及人的皮肤上。6、以膨润土二维纳米材料为纳米填料,通过交联复合制备羧甲基木聚糖接枝多巴胺（CMX-DA）纳米复合水凝胶。利用FTIR、XRD、SEM、流变分析、溶胀分析以及机械性能测试对所制备的复合水凝胶进行性能表征。实验结果表明膨润土作为纳米填料对复合水凝胶的机械强度有促进作用,复合水凝胶最大压缩强度、拉伸强度和断裂伸长率分别可以达到15.06 kPa、218.29 kPa和435%。此外,由于多巴胺具有的邻苯二酚结构,赋予复合水凝胶粘附性质,可以粘附在玻璃、塑料、金属和PTFE上。本论文构建了六种具有优异性能的木聚糖基复合水凝胶。通过纳米材料的添加、物理化学交联方式的设计,不仅提高了水凝胶的机械强度,还赋予水凝胶形状记忆性能、自愈合性能以及粘附性。论文还阐明了复合水凝胶的增强机理以及智能调控机制,为木聚糖的高附加值利用提供了重要的理论基础和技术支撑。
Abstract
mu ju tang xing ban qian wei su zuo wei nong lin sheng wu zhi de zhu yao cheng fen zhi yi ,ju you zi yuan feng fu 、lian jia 、ke zai sheng 、ke jiang jie xing he sheng wu xiang rong xing deng te dian 。you yu mu ju tang jie gou cha yi xing jiao da 、zi shen chong jun fen zi liang jiao di yi ji jia gong xing neng cha ,zao cheng mu ju tang cheng jiao xing neng cha ,xian zhi le mu ju tang zai shui ning jiao ling yu de zhong de ying yong 。yi ban tong guo jie zhi jiao lian ji shu ,gai shan mu ju tang nan cheng jiao de wen ti ,dan tong chang shui ning jiao de ji xie xing neng bu gao ,reng xian zhi le mu ju tang shui ning jiao de gong ye ying yong 。wei le jin yi bu ta kuan mu ju tang shui ning jiao de ying yong fan chou ,ben lun wen yi mu ju tang ji ji yan sheng wu wei yuan liao ,jie zhu ju you ling wei 、yi wei he er wei jie gou de na mi cai liao de zeng jiang te dian ,tong guo duo chong jiao lian jian de she ji ,gou jian le ji xie xing neng hao 、zhi neng xing de mu ju tang na mi fu ge shui ning jiao 。zhu yao yan jiu le na mi cai liao yi ji jiao lian fang shi dui fu ge shui ning jiao de zeng jiang ji zhi ,bing tan tao ji dui fu ge shui ning jiao xing neng de ying xiang ,chu bu tan suo zhi bei de mu ju tang na mi fu ge shui ning jiao de qian zai ying yong 。1、jiang ju you ling wei jie gou de mo ji na mi li zi MgO、ZnO、Al2O3、Fe2O3、SiO2he TiO2zuo wei zeng jiang cai liao yin ru dao suo jia ji mu ju tang -g-ju bing xi xian an fu ge shui ning jiao zhong 。li yong FTIR、XRD、SEM、liu bian fen xi 、rong zhang fen xi yi ji ji xie xing neng ce shi dui suo zhi bei de fu ge shui ning jiao jin hang xing neng fen xi 。shi yan jie guo biao ming na mi li zi biao mian de qiang ji he ju ge wu zhong de an ji he suo ji xing cheng qing jian ,shi xian fu ge shui ning jiao ji xie jiang du de di sheng 。dui bi yan jiu hai fa xian tian jia TiO2de fu ge shui ning jiao ju you zui gao de ya su jiang du （508.37kPa）、la shen jiang du （22.59 kPa）yi ji zui chang de shen chang lv （784.1%）,fu ge shui ning jiao jing guo 30ci xun huan ya su ce shi hou yi ran ke yi bao chi 90%yi shang de jiang du ,bing ju you kuai su hui dan xing neng 。ci wai ,zhi bei de fu ge shui ning jiao hai ju you shui qu dong de xing zhuang ji yi xing neng 。2、jiang yi wei na mi cai liao —suan hua duo bi tan na mi guan yin ru ma lai suan gan gai xing mu ju tang -g-N-yi bing ji bing xi xian an fu ge shui ning jiao zhong 。li yong FTIR、XRD、SEM、rong zhang fen xi yi ji ji xie xing neng ce shi dui suo zhi bei de na mi fu ge shui ning jiao jin hang xing neng fen xi 。shi yan jie guo biao ming suan hua tan na mi guan ke yi ming xian de di gao fu ge shui ning jiao de ji xie xing neng ,fu ge shui ning jiao de zui da ya su jiang du da dao 83 kPa,shi wei tian jia suan hua tan na mi guan de 4bei 。suan hua tan na mi guan hai fu yu fu ge shui ning jiao guang re zhuai huan xing neng ,zai NIRzhao she xia ,han you fu ge shui ning jiao de bi se min zhong de shui wen 8 minnei you 26℃sheng zhi 56℃。ci wai ,fu ge shui ning jiao hai ju you yan rong ye qu dong xing zhuang ji yi te xing 。3、cai yong yi guo fa ,li yong yi wei na mi cai liao —qiang ji hua duo bi tan na mi guan de zeng jiang xing neng he jin shu pei wei jian de zuo yong ,zhi bei le ju you gao ya su jiang du 、gao shen chang lv yi ji gao dan xing de suo jia ji mu ju tang -g-bing xi suan fu ge shui ning jiao 。li yong FTIR、XRD、SEM、liu bian fen xi 、rong zhang fen xi yi ji ji xie xing neng ce shi dui suo zhi bei de fu ge shui ning jiao jin hang xing neng fen xi 。fen xi jie guo biao ming ,Fe3+-suo ji pei wei zuo yong yi ji qiang ji hua duo bi tan na mi guan fu yu le fu ge shui ning jiao gao jiang du he gao hui dan xing neng ,ji zui da ya su jiang du he shen chang lv fen bie ke yi da dao 10.4 MPayi ji 1032%。fu ge shui ning jiao zai bei xun huan ya su 30ci hou hai ke yi hui fu dao yuan shi xing zhuang 。suo jia ji mu ju tang -g-bing xi suan fu ge shui ning jiao zai Fe3+qu dong xia ju you xing zhuang ji yi xing neng 。4、li yong yi wei na mi cai liao —qian wei su na mi jing （CNC）de zeng jiang xing neng yi ji ji yu ji an mu ju tang （QAX）zhi jian de jing dian zuo yong 、gao fen zi ju yi xi chun （PVA）de jiang qing jian zuo yong ,cai yong leng dong —jie dong xun huan fang fa zhi bei le mu ju tang ji fu ge shui ning jiao ,li yong FTIR、XRD、SEM、liu bian fen xi 、rong zhang fen xi yi ji ji xie xing neng ce shi dui suo zhi bei de fu ge shui ning jiao jin hang xing neng fen xi 。shi yan jie guo biao ming CNChe QAXzhi jian de jing dian xiang hu zuo yong he gao han liang de ju yi xi chun you zhu yu di gao fu ge shui ning jiao de ji xie xing neng ,fu ge shui ning jiao de zui gao ya su jiang du he duan lie shen chang lv fen bie wei 1.56 MPahe 771%。ci wai ,jiang qing jian zuo yong fu yu fu ge shui ning jiao zi yu ge xing neng ,48 hnei yu ge xiao lv wei 37.03%。5、li yong jin shu pei wei jian he yi wei na mi cai liao —qian wei su na mi qian wei （CNF）he ji an mu ju tang （QAX）zhi jian de jing dian zuo yong ,gou jian le li xue xing neng liang hao 、ju you nian fu xing he zi yu ge xing neng de mu ju tang ji fu ge shui ning jiao 。li yong FTIR、XRD、SEM、liu bian fen xi 、rong zhang fen xi yi ji ji xie xing neng ce shi dui suo zhi bei de fu ge shui ning jiao jin hang xing neng fen xi 。ji zhong ju bing xi suan he Al3+zhi jian de jin shu pei wei jian yi ji CNFhe QAXzhi jian de jing dian zuo yong xing cheng shuang wu li jiao lian jie gou ,bing dui fu ge shui ning jiao de ji xie jiang du you zhao ji ji de ying xiang ,fu ge shui ning jiao de zui da la shen jiang du he duan lie shen chang lv fen bie wei 31.03 kPahe 2971%。fu ge shui ning jiao ju you kuai su zi yu ge xing ,zi yu ge xiao lv ke yi zai 2 hnei da dao 95%。ci wai ,fu ge shui ning jiao hai ju you nian fu xing ,ke yi nian fu zai jin shu kuai 、bo li pei yang min 、xiang jiao sai 、su liao he zi yi ji ren de pi fu shang 。6、yi peng run tu er wei na mi cai liao wei na mi tian liao ,tong guo jiao lian fu ge zhi bei suo jia ji mu ju tang jie zhi duo ba an （CMX-DA）na mi fu ge shui ning jiao 。li yong FTIR、XRD、SEM、liu bian fen xi 、rong zhang fen xi yi ji ji xie xing neng ce shi dui suo zhi bei de fu ge shui ning jiao jin hang xing neng biao zheng 。shi yan jie guo biao ming peng run tu zuo wei na mi tian liao dui fu ge shui ning jiao de ji xie jiang du you cu jin zuo yong ,fu ge shui ning jiao zui da ya su jiang du 、la shen jiang du he duan lie shen chang lv fen bie ke yi da dao 15.06 kPa、218.29 kPahe 435%。ci wai ,you yu duo ba an ju you de lin ben er fen jie gou ,fu yu fu ge shui ning jiao nian fu xing zhi ,ke yi nian fu zai bo li 、su liao 、jin shu he PTFEshang 。ben lun wen gou jian le liu chong ju you you yi xing neng de mu ju tang ji fu ge shui ning jiao 。tong guo na mi cai liao de tian jia 、wu li hua xue jiao lian fang shi de she ji ,bu jin di gao le shui ning jiao de ji xie jiang du ,hai fu yu shui ning jiao xing zhuang ji yi xing neng 、zi yu ge xing neng yi ji nian fu xing 。lun wen hai chan ming le fu ge shui ning jiao de zeng jiang ji li yi ji zhi neng diao kong ji zhi ,wei mu ju tang de gao fu jia zhi li yong di gong le chong yao de li lun ji chu he ji shu zhi cheng 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自华南理工大学的刘昕昕，发表于刊物华南理工大学2019-10-23论文，是一篇关于木聚糖论文,木聚糖衍生物论文,纳米材料论文,水凝胶论文,高强度论文,智能化论文,华南理工大学2019-10-23论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自华南理工大学2019-10-23论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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