纖維素納米晶-納米銀雜化材料的制備及對生物聚酯協同增強機理的研究.pdf

1、近年來，以全生物可降解聚酯(PHBV)為基體制備納米復合材料已逐漸取代以石油基塑料聚合物，其優(yōu)異的生物可降解和生物相容性已引起了世界各國研究者的興趣。相比于石油基塑料，PHBV基復合材料憑借其較好的生物相容性、高結晶度、低毒性等優(yōu)異性能。然而，PHBV大分子鏈過于規(guī)整，使其具有脆性大、韌性差、結晶速率慢的缺陷。因此，本工作將纖維素納米晶/納米銀(CNC-Ag)雜化材料作為納米填料增強PHBV基體，制備多功能PHBV基納米復合材料，分別考

2、察了不同納米銀含量和不同極性基團（羥基、羧基）含量的纖維素納米晶/納米銀雜化材料對PHBV基體結晶、熱學、力學，整體遷移和抗菌性能的影響機制。
　　(Ⅰ)不同納米銀含量CNC-Ag納米雜化材料的制備及對生物聚酯協同增強機理研究。通過使用溶液流延技術制各含CNC-Ag納米雜化材料和可生物降解生物聚酯(PHBV)納米復合材料，并對復合材料的結晶、熱學、機械、阻隔、遷移和抗菌等性能進行表征。研究表明:均勻分散的納米雜化物（納米銀含量不同

3、）可以充當成核劑以改善PHBV納米復合材料的結晶速率和結晶度。相比純PHBV，PHBV/CNC-Ag-1.7納米復合材料具有更高的熱穩(wěn)定性（開始分解溫度升高45.1℃）、機械性能（拉伸強度增加97％，楊氏模量增加220％）。PHBV納米復合材料展現了對E.coli和S.aureus優(yōu)異的抗菌性能，抗菌性能接近100％。此外，PHBV/CNC-Ag-0.85對食物模擬物具有最優(yōu)的阻隔性能。制得的納米復合材料非常有希望用于食品包裝、飲料和一

4、次性餐具等領域。
　　(Ⅱ)CNC-Ag納米雜化材料表面極性基團調控及性能表征。通過控制纖維素納米晶制備方法、引入助還原劑（抗壞血酸）和交聯劑（檸檬酸）及超聲波法等試驗條件改變CNC-Ag納米雜化材料表面極性基團（羥基、羧基）含量，并采用FE-SEM、FT-IR、UV-vis、羧基含量和接觸角等探索了納米雜化材料的微觀形貌、化學結構及親水性等性能。研究表明經超聲波法，借助抗壞、血酸與檸檬酸，即可存室溫條件下制得高極性基團含量的納米

5、雜化材料，其羧基含量高達1.21mmol/g。憑借優(yōu)良的分散性能，將有助于其應用于制各生物基納米復合材料中，形成強氫鍵網絡，增強生物聚酯納米復合材料性能。
　　(Ⅲ)不同極性基團CNC-Ag納米雜化材料對生物聚酯協同增強機理研究。由溶液流延技術制備含有不同極性基團含量的纖維素納米晶/納米銀雜化材料的PHBV納米復合材料。采用FE-SEM、FT-IR、UV-vis、DSC、TG等表征手段探索其脆斷截面、化學結構、紫外可見光譜、非等溫