以木粉、羅布麻為原料的天然植物納米纖維素及其薄膜的制備和性能研究.pdf

1、植物纖維素是自然界中資源豐富、環(huán)保、可再生且易生物降解的天然高分子材料。面對如今石油等資源的大量消耗，環(huán)境污染的加劇等現(xiàn)象，天然植物纖維素的應(yīng)用開發(fā)再次進(jìn)入人們的關(guān)注視線。但是纖維素本身的一些缺點，如不耐化學(xué)腐蝕，強(qiáng)度有限等，限制了其應(yīng)用開發(fā)范圍；而在納米尺度范圍內(nèi)，制備出具有高長徑比和高比表面積的納米纖維素，可以使其具有更優(yōu)越的性能和更廣泛的應(yīng)用范圍，成為近年來的研究熱點。
　　本論文首先采用木粉為原料，探索了納米纖維素的制備工

2、藝，在此基礎(chǔ)上，又以采自新疆的精干羅布麻纖維為原料開展了其納米纖維素的制備和表征；之后，將上述兩種納米纖維素的懸浮液制備成不同厚度的薄膜，測試分析了薄膜性能并對納米纖維素薄膜作為鋰離子電池隔膜的可能性進(jìn)行了探討。具體研究內(nèi)容如下：
　　第一部分工作中，利用化學(xué)處理與機(jī)械處理相結(jié)合的方式，以常規(guī)易得的木粉為對象，探索了其納米纖維素的制備工藝，以此為基礎(chǔ)，又以精干羅布麻纖維為原材料進(jìn)行了其納米纖維素的制備，羅布麻納米纖維素的制備在已有

3、文獻(xiàn)中未見報道。以兩種不同原料制備的納米纖維素，其纖絲直徑主要都集中在10~100nm之間；但直徑分布稍有差異：相比木粉納米纖維素，羅布麻納米纖維素纖絲更細(xì)、纖絲直徑分布也更為均勻。而后將上述納米纖維素冷凍干燥，并通過場發(fā)射掃描電子顯微鏡(Field Emission Scanning Electron Microscopy, FESEM)對其表面形貌進(jìn)行觀察；針對納米纖維素制備前后纖維素含量和元素的變化，通過傅里葉變換紅外光譜(Fou

4、rier Transform Infrared，F(xiàn)TIR)進(jìn)行測試分析。
　　在第二部分工作中，采用模具法將前面制得的羅布麻納米纖維素懸浮液制備成薄膜，在此過程中，通過控制懸浮液的用量來控制薄膜的厚度(15、20、30、45、70μm)；另外，選擇成膜效果較好的厚度為20μm的木粉納米纖維素薄膜同時進(jìn)行對比分析：測試各薄膜的拉伸性能，分析薄膜制備工藝和厚度對其拉伸性能的影響；利用紫外分光光度計測試各薄膜的透光率并與普通打印紙比較，

5、分析其透光率的高低，得出厚度為20μm的羅布麻納米纖維素薄膜綜合性能最佳。
　　最后，以厚度為20μm的羅布麻納米纖維素薄膜為對象，探索其作為鋰離子電池隔膜的可能性。結(jié)果表明，與Celgard2400商業(yè)鋰離子電池隔膜相比，羅布麻納米纖維素薄膜在耐熱性、吸液率方面優(yōu)于商業(yè)隔膜；但是在鋰離子電導(dǎo)率和界面阻抗方面的性能有待改善，分析原因后續(xù)可以通過增加薄膜的孔隙率來提高上述性能。
　　綜上所述，本文對木粉及羅布麻納米纖維素的制備