納米纖維素基功能彈性體的制備及性能研究.pdf

1、納米纖維素（Cellulose Nanocrystals，CNCs）具有高比表面積，環(huán)境友好性，高結(jié)晶度，高強度等性質(zhì)，是一種優(yōu)秀的無機增強填料。同時由于CNCs中含有大量的羥基，這些羥基可以與彈性體基體中基團形成氫鍵，從而賦予彈性體特殊的功能。本論文首先自主制備了CNCs，然后利用CNCs表面大量的—OH基團與明膠中的—NH2、—CONH—基團形成較強的氫鍵作用，以減弱明膠內(nèi)部的氫鍵作用，從而增強明膠基體自身的偶極極化作用，制備了納米

2、晶纖維素/明膠/甘油(CNCs/gelatin/glycerin，CNCs/GG)全生物基介電彈性體，接著利用CNCs通過氫鍵作用聯(lián)接起來形成的能夠快速、可逆地響應(yīng)外加破壞氫鍵的小分子（如水等）的逾滲網(wǎng)絡(luò)，制備了機械性能可變的環(huán)氧化天然橡膠/納米晶纖維素(ENR/CNCs)功能彈性體。主要內(nèi)容如下:
　　1.通過硫酸水解纖維素濾紙的方法制得了CNCs。采用SEM觀察了CNCs的微觀結(jié)構(gòu)形貌，發(fā)現(xiàn)制得的CNCs直徑在30～50nm之

3、間，長度在幾百納米以內(nèi)。采用FTIR表征CNCs的化學(xué)結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)CNCs的紅外峰與纖維素的紅外峰基本相同。采用XRD表征CNCs的晶體結(jié)構(gòu)，通過結(jié)晶度計算得出CNCs的結(jié)晶度是90.2％。
　　2.以明膠和甘油（gelatin/glycerin，GG）為基體，以不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的CNCs為填料，制備了新型的生物基介電彈性體。本部分實驗主要研究了添加不同甘油份數(shù)的CNCs/GG介電彈性體的各項性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)甘油50份時GG彈性體比較適合

4、作為介電彈性體的基體，并研究了其微觀形貌、紅外光譜分析、力學(xué)性能、電機械性能，發(fā)現(xiàn)CNCs在彈性體中分散良好。隨著CNCs在介電彈性體中用量增加，介電常數(shù)和拉伸強度持續(xù)提高。與未加CNCs的彈性體相比，加入5％CNCs介電彈性體的電致應(yīng)變提升了230％。與其他先進介電彈性體相比，在相同的電致應(yīng)變條件下，CNCs/GG介電彈性體所需驅(qū)動電壓最小。
　　3.以環(huán)氧化天然膠乳（ENR）為基體，以不同體積分?jǐn)?shù)的CNCs為填料，制備了新型的