多糖纳米纤丝复合泡沫的高压均质工艺和用途
2018-04-20 10:52:24
多糖在自然界中分布十分广泛，具有来源广、可再生、生物相容性、价格低廉、可降解等优点，是天然的绿色高分子材料。经过物理化学法分离出的多糖纳米纤丝因具有高强度和高模量而成为良好的增强材料. 聚乙締醇是一种能溶于水，可完全生物降解的高分子聚合物，且无毒、无害、成本低，具有良好的水溶性和乳化性，可与多种水溶性高分子聚合物共混，可替代难降解的聚氯乙烯、聚苯乙烯等塑料制品。氧化石墨烯是石墨烯的氧化物，其颜色为棕黄色，是石墨粉经化学氧化及剥离后的产物。氧化石墨烯是一种非传统型态的单一原子层软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜及两性分子的特性。选择聚乙烯醇和氧化石墨烯为研究对象，纤维素和甲壳素纳米纤丝为増强剂，利用冷冻干燥法制备多糖纳米纤丝复合泡沫。
仪器和材料
湿磨机Labor-Pilot2000/4(IKA) MiniDeBEE高压均质机（美国BEE）
冷冻干燥机Scientz-10N（宁波新芝生物科技）高速离心机HC2061（安徽中科）
电子天平AL204（梅特勒）声波清洗器KQ2200E（昆山声仪器）
纤维素 聚乙烯醇 氯化钠 甲壳素 壳聚糖 天然鱗片石墨 浓硫酸 硝酸钠
方法和结果
纤维素纳米纤丝是利用湿磨机和高压均质机处理纤维素原料。纤维素原料纸张剪碎浸泡在去离子水中，在沸腾的水浴中持续煮沸3个小时来除去表面杂物，更换去离子水放置一夜，然后通过湿磨机进行多次研磨。得到的尺寸小而均匀的浆料在30000PSI压力下通过高压均质化机10个循环，较终得到均一稳定的纤维素纳米纤丝悬浮液。原料甲壳素粉末分散于去离子水中，其纳米纤丝的制备是利用同样的方法进行机械处理。
取不同质量的MFC悬浮液和聚乙烯醇溶液混合，在90℃的水浴中持续搅拌，使水分挥发得到特定固含量的混合液。混合液装在2.5X2.5X2.5cm3的聚四氟乙烯的方形盒子内冷藏脱泡，然后将方形的聚四氟乙烯的盒子四周用隔热材料包裹，在低温冰箱中放置一夜。冷冻的样品放在压强小于10Pa的冷冻干燥机中冻干48小时，取出样品，密封保存在干燥器中。
湿磨法和高压均质化法成功对纤维素和甲壳素原料进行机械解纤，得到了直径20-50nm，长度微米级的多糖纳米纤丝。利用冷冻干燥法分别制备了纤维素纳米纤丝増强聚乙烯醇复合泡沫和甲壳素纳米纤丝増强氧化石墨烯复合泡沫。
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