纳米纤维素三维网状增强聚乙烯醇复合材料的研究.pdf

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1、塑料工业第42卷第4期·l16·CHINAPLASTICSINDUSTRY2014年4月纳米纤维素三维网状增强聚乙烯醇复合材料的研究术王海莹，李大纲(南京林业大学材料科学与工程学院，江苏南京210037)摘要：通过一次性超细研磨方法得到纳米纤维素(CNF)，其直径分布均匀，大小为15nm，且长径比大于10000，呈三维网状结构，成膜后呈高强度(210MPa)、高模量(11．8GPa)。将上述CNF与聚乙烯醇(PVA)在一定条件下混溶后制得CNF／PVA复合材料。通过场发射扫描电镜和静态热机械分析等手段研究了复合材料的形貌特征、热膨胀性及力学性能。扫描电

2、镜测试结果表明，CNF与PVA混溶均匀，相互缠绕在一起形成互穿三维网状结构。与纯PVA比较，CNF／PVA复合材料的热膨胀系数(45X10K)降低了30％，拉伸强度(110MPa)提高了45％，杨氏模量(6．6GPa)提高了50％。关键词：纳米纤维素；超细研磨；聚乙烯醇；混溶；热膨胀性；高强度DOI：10．3969／j．issn．1005—5770．2014．04．028中图分类号：TQ325．9文献标识码：A文章编号：1005—5770(2014)04一O116一【)4InvestigationonPVA／CelluloseNanofibersCom

3、positeswithThree-dimensionalNetworkWANGHai—ying，LIDa。gang(CollegeofMaterialsScienceandEngineering，NanjingForestryUniversity，Nanjing210037，China)Abstract：Cellulosenanofiber(CNF)wasobtainedbyusingonlyonepassthroughthegrindertreatment，whichhadauniformwidthof15nm．Italsoshowedthree—d

4、imensionalnetworkstructureandhighaspectratio(>10000)．ThedryCNFfilmexhibitedhighstrength(210MPa)andhighmodulus(11．8GPa)．CNF／PVAcompositewerepreparedbymixingCNFsuspensionandPVAaqueoussolution．Themorphologyfeature，thermalexpansionandmechanicalpropertiesofCNF／PVAcompositewascharacte

5、rizedbyfieldemissionscanningelectronmicroscopyandstaticthermo—mechanicalanalysis．SEMshowedthatCNFandPVAmixedveryuniformly．theyentangledandinterpenetratedtheachotherandformedthree—dimensionalnetworkstructure．Thecoeficientofthermalexpansions(45X10K)ofCNF／PVAwasdecreasedby30％，thete

6、nsilestrength(110mPa)wasincreasedby45％andtheYoungSmodulus(6．6GPa)wasincreasedby50％．Keywords：CelluloseNanofiber；UltrafineGrinder；PolyvinylAlcohol；Mixture；ThermalExpansion；HighStrength从生物质可再生纤维素中开发纳米材料，利用其搅拌剪切等¨j。聚乙烯醇(PVA)是一种水溶性制备功能制品以提高其附加值和利用效率，成为近年的线性多羟基聚合物，具有良好的粘接性、柔韧性、来的研究热点。

7、纳米纤维素(cellulosenanofibers，阻隔性、耐溶剂性、生物相容性等特点_4-5]。CNFCNF)由于高强度、轻质、可再生、可生物降解等优和PVA极性相近，界面相容性好，都有着良好的可点，被广泛应用于增强复合材料、汽车内饰件、过滤生物降解性，是环境友好型材料。CNF有着高刚性材料、吸附材料、生物医药材料等领域。纳米纤维素和高强度，而PVA的刚性和强度相对较弱，制备的制备方法包括酸解、碱处理、TEMPO催化氧化法，CNF／PVA复合材料可大大拓宽CNF和PVA的应用。酶处理，静电纺丝和机械处理等；机械处理方法又包Chakraborty[61

8、、Qiu、TangIs]与Cheng分别对纳括研磨，高压均质，超声处理，高速冲击破碎，高速米纤