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羧甲基纤维素(CMC)具有可再生、无生物毒性等优势而受到人们的关注。基于CMC制备金属高分子复合膜不仅有利于改善传统复合膜难降解、成本高等缺点,还能提高材料的强度和模量,这既是对纤维素高值化利用的探索和发展,也对提高经济效益与环境保护具有促进作用。本文通过CMC与稀土金属离子Tb3+和Eu3+制备CMC/Tb-Eu和CMC/Eu(Ⅲ)复合膜。并建立了CMC与CMC/Tb-Eu大分子之间的相互作用模型,从而构建了复合膜的结构-性能关系。此外,还基于复合膜通过压光的方式制备CMC/Tb-Eu和CMC/Eu(Ⅲ)防伪纸。本文的主要结论如下:(1)通过研究成膜液干燥过程中的流变学变化,证实了CMC与CMC/Tb-Eu大分子之间相互作用模型。动态模量显示不同CMC/Tb-Eu含量的成膜液在干燥过程中其流变性质发生显著变化。所有初始成膜液的Han曲线能够良好重叠。根据复合膜的XRD数据计算得到复合膜的结晶度随着CMC/Tb-Eu含量的增加依次为23.1%、23.0%、18.6%和15.8%。这些证实了模型中CMC与CMC/Tb-Eu大分子之间存在一些相互作用,并且该相互作用不是氢键而是随机缠结。结合成膜液的复数黏度和松弛时间谱,也证实了模型中大分子缠结程度随着CMC/Tb-Eu含量的增加而增加,并且在CMC/Tb-Eu含量为0.3g的成膜液中这种缠结作用是不均匀的,同时CMC/Tb-Eu的添加也削弱了CMC链间的相互作用。AFM图显示复合膜的平均粗糙度由于缠结的增加而增加,分别为1.42、3.79、5.03、5.60nm。结合SEM图可以看到复合膜的表面平整光滑,并且裂纹随着缠结程度增加而消失。从横截面图中可以看到复合膜具有紧密的纤维素聚集结构,由于CMC/Tb-Eu含量为0.3g的复合膜的缠结作用不均匀,因此也观察到片层厚度不均匀的现象,导致其拉伸强度相比于CMC/Tb-Eu含量为0.2g的复合膜发生了下降,从78.76MPa下降到59.25MPa。同时该复合膜的荧光强度由于缠结作用不均匀造成的浓度淬灭而发生了下降。以上结果表明通过干燥过程中的流变学研究建立的模型能够有效解释大分子的相互作用如何影响复合膜的结构和性能。(2)利用J-O理论定量计算得到CMC/Eu(Ⅲ)复合膜中Eu3+的特征5D0→7F1磁偶极跃迁和5D0→7F2、5D0→7F4电偶极跃迁的光学跃迁强度参数。其Ω2随着CMC/Eu(Ⅲ)含量的增加依次为9.1676、7.1672和5.9842,Ω4随着CMC/Eu(Ⅲ)含量的增加依次为0.0838、0.1135和0.0314。Ω2大于Ω4的趋势说明了Eu3+与配体CMC之间存在共价键以及Eu3+位点周围的不对称性。进一步计算得到所有样品5D0→7F2跃迁的荧光分支比依次为87.01%、83.69%和81.54%,辐射寿命依次为3.0895、3.8193和4.4567ms,这说明在本实验范围内并未观察到CMC/Eu(Ⅲ)复合膜发生浓度淬灭现象。(3)采用简便、有效的方法制备的防伪纸在紫外灯下能够显示出整齐排列的圆形荧光,表明本文制备的防伪纸能够对荧光物质的形状、数量和位置起到较好的控制。荧光光谱显示防伪纸的发射光谱中观察到Tb3+位于545nm处的5D4→7F5特征跃迁发射峰强度最高,593nm处的发射峰由Tb3+的5D4→7F4跃迁和Eu3+的5D0→7F1跃迁叠加而成,615nm处的发射峰由Tb3+的5D4→7F3跃迁和Eu3+的5D0→7F2跃迁叠加而成,表明防伪纸保持着稀土离子的特征荧光发射。通过对比CTE防伪纸与CE防伪纸的结构和性能,发现仅在荧光性能上有较大差异,在其他方面的差异较小,这也说明了可以通过调整稀土离子达到颜色可控的目的。以上结果表明本文制备的防伪纸可利用现有的造纸设备完成,并具有荧光物质不容易造成叠加、折损等优势,在防伪应用中具有一定的潜力。