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随着纳米科学与技术的蓬勃兴起,纳米纤维素凭借高长径比、高强度以及生物相容性好等优点,在增强复合材料领域中发挥着不可预估的应用价值。利用纤维素纳米纤(CNF)作为固体粒子稳定的Pickering乳液的研究和相关功能材料的制备是材料科学领域备受关注的一个研究方向。本文从广西优势植物资源剑麻中提取CNF。以CNF分散液作为水相,疏水性聚合物的1,2-二氯乙烷(DCE)溶液作为油相,按一定水油体积比混合后超声乳化形成包埋聚合物的Pickering乳液凝胶,并结合热压工艺制备力学性能优异和高光学透明度的CNF增强聚合物基复合薄膜材料。研究复合薄膜材料的形貌结构及形成机理,并研究其性能与结构之间的关系。具体内容如下:(1)采用CNF稳定的Pickering乳液凝胶技术,以疏水性聚合物为基体,通过真空抽滤、溶剂洗涤以及热压的方法简便快速的制备CNF/聚合物复合薄膜材料。研究复合薄膜材料的形貌结构和性能的影响。结果表明,所得的CNF/聚合物复合材料具有独特的多重尺度的三维网络增强结构,其分别由纳米尺度的CNF三维网络和微米尺度的CNF/聚合物复合层三维网络所形成。(2)对CNF/聚合物复合材料中多重尺度的三维网络结构的形成机理进行探讨。结果表明,在二步热压过程中,低温低压过程促使残存的少量溶剂诱导聚合物从乳滴内部渗出到纳米尺度的CNF形成的三维网络结构中,接下来的高温高压过程使熔融的聚合物与CNF的三维网络结构进一步形成CNF/聚合物复合物,而未渗出聚合物镶嵌在这种CNF/聚合物复合物构成的微米尺度的三维交联结构中,最终形成多重尺度的三维网络结构的C-CNF/聚合物复合薄膜。(3)通过在油相中单独引入PMMA或PS,分别制备CNF/PMMA和CNF/PS复合薄膜,并对其性能进行研究。CNF/PMMA复合薄膜具有极低的线性热膨胀系数。与纯PMMA和PS薄膜相比,CNF/PMMA及CNF/PS复合薄膜的拉伸强度分别提升400%和360%,同时保持很高的透光率,可分别达到87%和84%。并且由于两种复合薄膜都具有特殊的多重尺度三维网结构,造成T_g出现先降低后升高的现象。(4)通过在油相中同时引入PMMA和PS,制备CNF/PMMA/PS三元复合薄膜材料。研究不同种类聚合物共存时,对Pickering乳液凝胶结构和最终所得复合材料的影响。结果表明,PMMA和PS共存于油相中时,乳滴粒径明显减小,聚合物共混物难以渗入CNF网络结构中,形成的CNF/聚合物复合层结构不连续,导致所得复合材料的透明度较二元复合薄膜有所降低,但仍保持80%的透光率。与PMMA/PS共混薄膜相比,复合薄膜中的PMMA和PS两相间的相容性明显改善,同时力学性能提升600%。