天然聚多糖纳米晶改性聚合物材料的结构与性能的研究

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1、天然聚多糖纳米晶改性聚(申请工学硕士学位论文)合物材料的结构与性天然聚多糖纳米晶改性聚合物材料能的研的结构与性能的研究究魏思文培养单位：材料科学与工程学院武汉理学科专业：材料学工大研究生：魏思文学指导老师：章桥新教授2014年5月万方数据分类号密级UDC学校代码10497学位论文题目天然聚多糖纳米晶改性聚合物材料的结构与性能的研究英文StudyonStructureandPropertiesofNatural题目PolysaccharideNanocrystalsModifiedPolymerMaterials研究生姓名魏思文姓名章桥新职称教授学位硕士指导教师单位名称材料科学与工程学院邮编

2、430070申请学位级别硕士学科专业名称材料学论文提交日期2014年5月论文答辩日期2014年5月学位授予单位武汉理工大学日期2014年5月23日答辩委员会主席刘生发评阅人刘生发史晓亮万方数据独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的

3、规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。（保密的论文在解密后应遵守此规定）研究生（签名）：导师（签名）：日期：万方数据中文摘要近年来，由于化石燃料的储备逐渐减少以及人们对环境问题越来越关注，可持续发展政策也越来越普及。因而，生物基和生物降解的材料引起了人们很大的关注。将聚多糖纳米晶添加到天然高分子及合成高分子中，取得了很

4、好的增强效果，力学性能和热性能均得到了不同程度的改善。聚多糖纳米晶的表面具有丰富的羟基基团，消弱了与聚合物之间的界面相互作用，抑制了其在许多非极性和极性较弱的聚合物基质中的积极作用。可以对其进行化学修饰改性，以改善聚多糖纳米晶与聚合物基质之间的相互作用，提高他们之间的相容性。因而，天然聚多糖纳米晶的研究以及开发备受各界关注，研究的重点主要集中在对其进行改性，制备出性能优异的、可降解的纳米复合材料。本论文的主要研究内容包括：（1）从甲壳素中提取出甲壳素纳米晶，并对其进行表面乙酰化修饰，得到表面乙酰化的甲壳素纳米晶。（2）将乙酰化后的甲壳素纳米晶加入聚乳酸基质中，通过乙酰化后的甲壳素纳米晶与聚

5、乳酸基质之间的作用，得到力学性能增强的纳米复合材料。（3）合成聚氨酯预聚体，并将乙酰化后的甲壳素纳米晶加入聚氨酯预聚体中，流延得到力学性能增强的纳米复合材料。本论文的创新点在于：（1）对甲壳素纳米晶进行表面乙酰化修饰，修饰后的甲壳素纳米晶在极性溶剂中的分散性得到提高，并且结构和形貌得以保持。（2）乙酰化后的甲壳素纳米晶在聚乳酸基质和聚氨酯基质中的良好分散以及强的界面粘结作用，有利于纳米复合材料力学性能的提高。本论文的主要研究成果如下：1.用乙酸酐对甲壳素纳米晶进行表面乙酰化修饰，测试结果表明，表面乙酰化修饰成功，并且表面乙酰化修饰后的甲壳素纳米晶的形貌和结构均得到保持。2.用表面乙酰化修饰

6、后的甲壳素纳米晶作为填料来复合改性聚乳酸基质，得到新型纳米复合材料。乙酰化修饰后的甲壳素纳米晶的含量对复合材料的力学性能有着很大的影响。乙酰化后的甲壳素纳米晶在聚乳酸基质中分散好，并且与聚乳酸基质之间形成强的界面粘结作用，有利于纳米复合材料的拉伸强度和杨氏模量的提高。而刚性的纳米晶的存在，又导致纳米复合材料的断裂伸长率的下降。当纳米晶的含量继续增加，刚性纳米粒子的存在以及渗流网络的形成，轻微地破坏了聚乳酸的结构，纳米复合材料的拉伸强度和断裂伸长率又降低。3.用表面乙酰化后的甲壳素纳米晶作为填料来复合改性聚氨酯基质，得到新型的纳米复合材料。乙酰化后的甲壳素纳米晶在聚氨酯基质中的均匀分散，并且

7、与聚氨酯基质之间形成强的界面粘结作用以及乙酰化后的甲壳素纳米晶的加入，I万方数据促进了聚氨酯基质中软硬段的分离，这些都使得纳米复合材料的拉伸强度、杨氏模量和断裂伸长率增加。随着刚性的乙酰化后的甲壳素纳米晶的继续增加，会形成渗流网络，这些都将会造成聚氨酯基质的结构的轻微破坏，因而阻碍了分子链之间的运动，导致纳米复合材料的拉伸强度和断裂伸长率的降低。总之，本论文通过简单的方法，对甲壳素纳米晶进行了表面乙酰化修饰，并且成功地用