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纤维素基树脂复合薄膜的制备、结构及性能研究

陶丹丹  
【摘要】:本课题以纤维素大分子为主体,通过绿色的“低温溶解”方法溶解纤维素,制备再生纤维素膜,后通过浸渍-固化的方法与树脂复合,制备纤维素树脂复合膜,并对其结构及性能进行研究。具体研究内容主要包括以下三个部分: 1.环氧树脂/纤维素复合薄膜的制备及研究 在LiOH/尿素体系中低温溶解纤维素,制备得再生纤维素膜(RC),溶剂置换后浸没在环氧树脂(EP)/丙酮溶液中,热固化制备得RC/EP复合膜,研究了树脂溶液浓度对复合膜性能的影响。利用紫外透光性、扫描电镜图、吸水率、孔隙率、交联度、接触角、机械拉伸等对复合膜的结构及性能进行研究。结果表明:树脂均匀地浸没到纤维素网络结构中;随着复合膜中树脂含量的增加,交联密度增加,吸水率降低,阻水性增强,接触角变大,机械性能有很大增强;且透光性高,不因树脂的含量的增加而有很大变化;同时,我们研究发现,纤维素溶液的浓度对复合膜的影响比较小。 2.环氧丙烯酸酯/纤维素复合薄膜的制备及性能研究 在LiOH/尿素体系中低温溶解纤维素,制备得再生纤维素膜(RC),溶剂置换后浸没在环氧丙烯酸酯(EA)/丙酮溶液中,通过紫外光(UV)固化,制备得RC/EA复合薄膜,利用紫外透光性、扫描电镜图、吸水率、孔隙率、交联度、接触角、机械拉伸等对复合膜的结构及性能进行研究。结果表明:RC/EA复合薄膜随着复合膜中树脂含量的增加,复合膜交联密度有所增加,疏水性和阻水性逐渐增强,同时保持很高的透光性,复合膜中树脂的含量在0-70wt%时,550nm波长处透光率均高于87%;由于EA固化后产生了疏水性的长链结构,与纤维素相产生了相分离,这对复合膜的机械性能以及热稳定性都有一定的影响。 3.聚氨酯丙烯酸酯/纤维素复合薄膜的制备及研究 在LiOH/尿素体系中低温溶解纤维素,制备再生纤维素膜(RC),溶剂置换后浸没在脂肪族聚氨酯树脂(PUA)/丙酮溶液中,通过UV固化,制备得RC/PUA复合薄膜,研究了PUA/丙酮溶液浓度对复合膜性能的影响。利用紫外透光性、扫描电镜图、吸水率、孔隙率、交联度、接触角、机械拉伸等对复合膜的结构及性能进行研究。结果表明:RC/PUA复合薄膜随着复合膜中树脂含量的增加,交联密度变大,疏水性和阻水性有很大提高,且保持高的透光性。脂肪族聚氨酯是一种柔性的大分子,其与树脂复合后,复合膜的断裂伸长率增加,抗拉强度和杨氏模量随着树脂含量的增加逐渐降低,但是韧性增加,这与树脂与纤维素间的相互作用有很大关系。 综上,本课题通过浸渍-固化的方法对纤维素膜进行改性,制备得到纤维素基树脂复合膜,研究了固化方式以及树脂结构及浓度对复合膜的影响,拓宽了纤维素的应用领域,为纤维素复合材料的发展提供了新途径。


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