论文部分内容阅读
目前用作增强填料的纳米粒子多为无机纳米粒子,无机纳米粒子的使用不仅会造成严重的堆积问题,而且对人体和环境都有很大的影响。基于天然多糖的有机纳米粒子具有与无机纳米粒子一样的增强作用,且可以避免无机纳米粒子存在的问题。魔芋是我国的特产资源,产量丰富。作为一种天然高分子,魔芋葡甘聚糖(KGM)的纳米粒子有潜力成为替代无机纳米粒子的环境友好增强填料。本论文的主要研究内容如下：1.通过酸解魔芋葡甘聚糖得到KGM纳米晶,采用苯甲酰氯对KGM纳米晶进行表面化学改性,以期降低纳米晶的表面能,使其能够很好地分散在有机溶剂中。对产物进行红外光谱测试证明了对KGM纳米晶改性的成功,对产物的XRD衍射测试表明经过化学改性后的KGM纳米晶与原纳米晶具有相同的晶型,静态水接触角及润湿性实验证实了经过苯甲酰氯的化学改性,成功地降低了KGM纳米晶的表面极性,透射电子显微镜表征了改性后的KGM纳米晶呈现出与未改性纳米晶相同的片状结构。2.通过在玻璃板上流延的方法制备了一系列不同含量的聚氨酯／KGM纳米晶复合膜。力学测试结果表明在含量较少时,KGM纳米晶对聚氨酯基体显示出了一定的增强效果,并且没有出现明显的纳米晶聚集体。当KGM纳米晶含量为0.5wt%的时候,聚氨酯膜的拉伸强度由纯聚氨酯的1.19MPa增加到1.37 MPa,随着纳米晶含量的再增加,聚氨酯膜的拉伸强度则呈现下降趋势。扫描电子显微镜、红外光谱测试、XRD衍射测试表明当KGM纳米晶含量为0.5wt%的时候,纳米晶在复合膜内分散地较好,与聚氨酯基体表现出较强的相互作用。3.通过在玻璃板上流延的方法制备了一系列不同含量的聚氨酯／改性KGM纳米晶复合膜。扫描电子显微镜、红外光谱测试、XRD衍射测试表明改性的KGM纳米晶与聚氨酯基体有很好的相容性,从而使得填料与基体之间具有较大的相互作用,达到增强增韧的目的。力学测试表明,随着改性KGM纳米晶含量的增加,聚氨酯复合膜的拉伸强度和断裂伸长率均呈现上升趋势,当改性KGM纳米晶含量为2.0wt%的时候,复合膜具有最大的拉伸强度和最大的断裂伸长率,并且断裂伸长率从纯聚氨酯的144.44%增加到382.44%,增加了164.74%。这一变化充分体现出了对KGM纳米晶进行化学改性的必要性,并成功得到了新型的有机纳米复合材料。本工作中有关天然多糖纳米晶的改性方法及其增强聚氨酯基体所得到的有机纳米复合材料的制备及表征的研究成果,为天然多糖有机纳米粒子的进一步开发和利用提供了重要的科学依据。因此本文具有重要的理论意义和应用前景,并且符合国家的环保政策和可持续发展战略。