论文部分内容阅读
纤维素是一种世界上分布最广且可再生的天然高分子材料,近年来受到科学家们的广泛关注和研究。本文以柄海鞘与棉花纤维素为原料制备了胆甾型液晶,合成了聚苯胺/纳米纤维素复合材料,并分别对其结构和光学性质进行了详细的研究。海鞘是体壁能分泌纤维素的被囊动物,作为天然纤维素的第二大来源,且其体内的纤维素具有较高的结晶度且90%为Iβ晶型,因此得到了广泛研究。本文中首先以柄海鞘为原料,用碱浸泡/次氯酸钠漂白的方法提取出纤维素,然后采用酸水解的方法制备出了胆甾型液晶,并且用傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、偏光显微镜(POM)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)对得到的样品进行了表征。实验结果表明,从柄海鞘中提取出来的样品为纤维素;水解后的柄海鞘纤维素悬浮液的双折射性质与浓度有关;在水解了15小时后,并且柄海鞘纤维素悬浮液的浓度为5wt%时形成了胆甾型液晶,螺距约为20μm。另外,随着反应时间的延长,其长度分布变窄,平均长度减小,而宽度和高度基本不变。相同水解条件下得到的海鞘纤维素尺寸远远大于棉花纤维素的尺寸。植物作为纤维素的第一大来源,与海鞘纤维素相比,具有来源更广泛、更易水解形成胆甾型液晶等优点。在本文中采用酸水解棉花微晶纤维素的方法制备了胆甾型液晶,然后采用POM研究了反应时间、悬浮液浓度等对胆甾型液晶形成的影响,以及磁场对形成的胆甾型液晶的影响。用SEM、AFM表征了形成胆甾型液晶的纳米纤维素的形貌及其尺寸。结果表明,当反应时间为1小时时没有胆甾型液晶的形成,而反应了3.5小时并且纳米纤维素的浓度为4wt%时才形成了胆甾型液晶,其螺距约为15μm;将纤维素胆甾型液晶于磁场强度为8T磁场中放置12小时,胆甾型液晶的指纹织构由多畴(polydomain)转变为单畴(monodomain)织构,而且排列整齐有序;形成胆甾型液晶的纳米纤维素为棒状结构,长度在100-400nm范围内,宽度在30-70nm范围内,高度在6-10nm范围内。以棉花纳米纤维素悬浮液为反应场,采用原位聚合的方法制备聚苯胺/纳米纤维素复合材料。通过SEM和透射电子显微镜(TEM)对其进行研究,发现纳米纤维素与苯胺的质量比值影响纳米纤维素与聚苯胺的作用方式和聚苯胺颗粒的尺寸。标准四探针法研究结果表明其为一种良好的半导体材料,且它的导电性受纳米纤维素与苯胺的质量比值的影响。