学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

海鞘纤维素液晶的制备及其性能

作　者: 李健荣
导　师: 朴光哲
学　校: 青岛科技大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 海鞘胆甾型液晶指纹织构螺距薄膜纺丝液
分类号: TQ352
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 3次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

纤维素是地球上储量最丰富的可再生生物资源,近年来受到研究者的广泛关注和研究兴趣。被囊动物又是唯一可在其被囊上分泌纤维素的海洋动物。本论文中,首先分别以真海鞘和柄海鞘为原料,采用氢氧化钾溶液碱浸泡、次氯酸钠漂白液漂白的方法从海鞘被囊中提取到纯净海鞘纤维素。然后,通过硫酸水解方法成功地制备了海鞘纤维素纳米晶体(tunicate cellulose nanocrystal,t-CNs),并且用热重分析(thermo gravimetric analyzer, TGA).傅立叶变换红外光谱仪(Fourier transform infrared spectrometer, FT-IR)、X-射线衍射(X-ray diffraction, XRD).偏光显微镜(polarizing optical microscope, POM)扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)、原子力显微镜(atomic force microscope, AFM)和马尔文粒度仪对得到的样品进行了表征。研究结果表明,真海鞘和柄海鞘纤维素的热稳定性相似。然而,海鞘纤维素却比棉花纤维素的热稳定性好.t-CNs的结晶度与硫酸水解前的海鞘纤维素相比提高了0.6%,初始热分解温度降低,而高温热稳定性有所提高。硫酸水解对棉花纤维素比对海鞘纤维素热稳定性影响明显。硫酸水解得到的t-CNs比未水解海鞘纤维素的热分解速率低。研究结果还表明,t-CNs的溶致胆甾型液晶(chiral nematic liquid crystals, N*-LCs)的螺距与t-CNs的尺寸有关。当水解时间为15h和21.5h时,N*-LCs的螺距约为15μm。本论文中,利用硫酸水解棉花纤维素制备棉花纤维素纳米晶体(cotton cellulose nanocrystal, c-CNs),并通过POM、TGA、SEM、FTIR、AFM观察了c-CNs的形貌和尺寸,并研究了c-CNs的悬浮液浓度、磁场和超声处理对N*-LCs的影响。研究结果表明,当c-CNs的悬浮液浓度高于3.0wt%时,开始出现c-CNs的溶致N*-LCs的特征织构-指纹织构；而当浓度高于6.0wt%时指纹织构消失。c-CNs的溶致N*-LCs的螺距随浓度的增加呈线性变化减小。磁场有助于c-CNs悬浮液形成指纹织构的上限浓度,而对螺距的影响不明显。超声波处理可以促进c-CNs在水中的分散,得到透明性更好的悬浮液,提高c-CNs悬浮液形成N*-LCs的临界浓度。CNs的溶致N*-LCs干燥后可以得到将保留其螺旋结构固体薄膜。本论文中,将t-CNs和c-CNs的溶致N*-LCs干燥制备了具有选择反射不同波长光性能的固体薄膜。通过POM观察和紫外-可见-近红外光谱(UV-visible-near infrared spectroscopy, UV-vis-NIR)研究了该液晶薄膜的反射光波长与螺距的关系。研究结果表明,超声处理和真空干燥都可以使薄膜反射光发生红移,而且超声处理还可以使薄膜中液晶区域增大。本论文中,还初步尝试了海鞘纤维素纺丝液的制备。研究结果表明,海鞘纤维素分别溶解在离子液体1-甲基-3-甲基咪唑氯盐和LiCI/DMAc体系中。这为开发崭新的海洋特色纤维纺丝液工作提供了实验基础。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-25
  1.1 纤维素的结构  10-12
    1.1.1 纤维素的化学结构  10-12
  1.2 纤维素的物理结构  12-13
    1.2.1 纤维素的晶体结构  12-13
  1.3 纤维素纳米晶体  13-20
    1.3.1 CNs的制备  13-15
    1.3.2 纤维素的种类  15-16
    1.3.3 纳米纤维素晶体的自组装和取向  16-20
  1.4 海鞘纤维素  20-23
  1.5 课题研究目的及意义  23
  1.6 主要研究内容  23-25
第二章海鞘纤维素的提取及其N~*-LCs的制备  25-43
  2.1 实验部分  25-29
    2.1.1 原料和主要仪器  25-26
    2.1.2 实验部分  26-28
    2.1.3 表征  28-29
  2.2 结果与讨论  29-41
    2.2.1 纤维素的提取  29-30
    2.2.2 海鞘纤维素的物理化学性质  30-34
    2.2.3 CNs的形貌及性能  34-40
    2.2.4 t-CNS悬浮液的液晶性能  40-41
  2.3 本章小结  41-43
第三章植物纤维素N~*-LCs的制备及性能  43-54
  3.1 实验部分  43-46
    3.1.1 原料及主要仪器  43-44
    3.1.2 实验过程  44-45
    3.1.3 表征  45-46
  3.2 结果与讨论  46-53
    3.2.1 POM  46-49
    3.2.2 SEM  49-50
    3.2.3 AFM  50-51
    3.2.4 TGA  51-52
    3.2.5 FT-IR  52-53
  3.3 本章小结  53-54
第四章海鞘纤维素的溶解性及成膜性研究  54-62
  4.1 实验部分  54-56
    4.1.1 原料和主要仪器  54-56
  4.2 结果与讨论  56-61
    4.2.1 海鞘纤维素的溶解性能  56-57
    4.2.2 纤维素薄膜  57-61
  4.3 本章小结  61-62
结论  62-63
参考文献  63-67
致谢  67-68
攻读学位期间发表的学术论文目录  68-69

海鞘纤维素液晶的制备及其性能

内容摘要

全文目录

相似论文