竹質(zhì)基纖維素納米纖維功能化氣凝膠的研究.pdf

1、低質(zhì)竹材或枯落竹葉中含有大量的纖維素，如果能從其中提取出純凈的纖維素，并應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中將會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。隨著納米無(wú)機(jī)材料在當(dāng)前各個(gè)行業(yè)和學(xué)科中的深入和發(fā)展，能否將無(wú)機(jī)納米粒子與從竹質(zhì)基纖維類資源中提取的組分及其衍生物進(jìn)行有效復(fù)合制備新型材料是當(dāng)前研究的前言熱點(diǎn)。利用這些低質(zhì)竹材或枯落竹葉為原料，提取其中蘊(yùn)含的微納結(jié)構(gòu)單元，將其進(jìn)行精細(xì)組裝，制備竹質(zhì)基纖維素氣凝膠功能材料，并進(jìn)一步與無(wú)機(jī)納米粒子復(fù)合制備新型的功能型復(fù)合材料，

2、賦予竹質(zhì)基纖維素氣凝膠新的諸如超吸附、吸波性能、力電感應(yīng)和防火隔熱等功能，提高低質(zhì)竹材或枯落竹葉的使用價(jià)值，開發(fā)高值化新型纖維素氣凝膠基復(fù)合材料，為高效利用竹質(zhì)基纖維類資源開辟一條新的思路和途徑，為進(jìn)一步開發(fā)利用竹質(zhì)基材料提供新的研究思路和科學(xué)方法。主要研究結(jié)論如下:
　　(1)應(yīng)用化學(xué)預(yù)處理和超聲技術(shù)從竹葉中提取出了高純度的纖維素納米纖維(cellulose nanofiber，CNF)結(jié)構(gòu)單元。制備出的CNF平均直徑為53.2

3、nm，具有2600的超高長(zhǎng)徑比。結(jié)晶度為55％，比竹葉的結(jié)晶度提高了27％。經(jīng)過冷凍干燥制備出了超輕CNF氣凝膠，進(jìn)一步通過甲基三甲氧基硅烷處理，得到具有超吸附，隔熱，吸聲等性能的多功能氣凝膠。
　　(2)通過一步水熱法制備出了具有卵狀結(jié)構(gòu)的CNF包裹的氧化鋅粒子，測(cè)試了具有這種結(jié)構(gòu)材料電磁波吸收性能。同時(shí)表征了具有這種結(jié)構(gòu)和性能的復(fù)合氣凝膠。放大的高倍率形貌圖像顯示制備的纖維素鈉米纖維/ZnO(cellulose nanofib

4、er/ZnO，CNFZ)復(fù)合氣凝膠是一種CNF包裹的棒狀氧化鋅卵狀結(jié)構(gòu)。將這種結(jié)構(gòu)的復(fù)合氣凝膠與石蠟混合后，在2-18GHz范圍內(nèi)具有了優(yōu)良的電磁波吸收性能。當(dāng)石蠟填充量為30％時(shí)，電磁波吸收超過-10dB的頻率寬度為12GHz(6-18GHz)，最大反射損失在3mm厚度，15.2GHz時(shí)，為-26.32dB。
　　(3)通過水熱法成功制備出了具有防火隔熱性能的纖維素鈉米纖維/AlOOH(cellulose nanofiber/A

5、lOOH，CNFAl)復(fù)合氣凝膠并測(cè)試了其防火隔熱性能。制備出的球狀A(yù)lOOH粒子直徑為0.5μm，被CNF包裹住或者粘附在CNF上。通過燃燒測(cè)試，發(fā)現(xiàn)CNFAl復(fù)合氣凝膠具有良好的防火隔熱性能。制備的具有這種防火隔熱性能的復(fù)合氣凝膠材料可能在輕質(zhì)建筑材料領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景。
　　(4)通過銀鏡反應(yīng)和超聲處理，使具有三維絲狀交纏結(jié)構(gòu)的CNF和Ag納米粒子結(jié)合，制備出了力電感應(yīng)纖維素鈉米纖維/Ag(cellulose nanof