羧基化纳米纤维素载银功能复合材料的制备及性能研究

来源 :内蒙古农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhoufei123456
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纤维素作为地球上最丰富的天然聚合物之一,是一种具有良好生物相容性、可降解性、高强度、稳定性好、可再生的生物质资源。将纤维素纳米化是目前利用纤维素最有效的方法之一,纳米化后可将其应用于生物医学、能源环境以及纳米复合材料等方向。但纳米纤维素的催化性能及抗菌活性较弱,而纳米银颗粒(Ag NPs)作为纳米材料是使用最广泛的一种抗菌剂,可增强纳米纤维素的抗菌活性及催化活性。本研究以纳米纤维素为载体,不使用任何化学稳定剂的前提下,高效的制备出纳米银颗粒,并研究其应用性能。本论文围绕上述目的开展了以下研究:(1)以落叶松纸浆板为原料,采用TEMPO-Na Br-Na Cl O氧化体系制备了羧基化纳米纤维素。通过超声机械处理调节了纳米纤维素的尺寸大小,并通过真空抽滤法制备了纳米纤维素薄膜(TOCN)。使用FT-IR对纸浆纤维素及TOCN进行分析,研究发现经TEMPO氧化后,TOCN在1732 cm-1处出现了-COOH中的C=O特征衍射峰。通过超声波处理的纤维素膜依旧保持着纤维素Ⅰ型晶体结构,并且随着超声时间的增加,纤维素膜的透光率也提升至90%,纤维素膜力学强度以及表观密度也越来越大。(2)以纳米纤维素为基底材料,纳米银颗粒为添加剂,通过共价接枝法制备了纳米银颗粒/纳米纤维素复合膜。结果表明球型纳米银颗粒直径在20 nm之间,并均匀的分散在纳米纤维素纤维内部及表面,呈面心立方晶体的结构;纳米银颗粒/纳米纤维素复合膜有较高的热稳定性;30天后,纳米银/纳米纤维素复合材料仍有良好的稳定性能。纳米银颗粒及纳米银/纳米纤维素复合材料在催化降解MB、CR反应中有较高的催化效率,并易于提取和分离。(3)以聚乙烯醇为基底材料,载银纤维素为添加剂,通过原位还原法制备了载银纳米纤维素/聚乙烯醇复合膜。结果表明硝酸银溶液中的银离子被成功原位还原成银纳米粒子并吸附在纳米纤维素骨架中。纳米银颗粒大小直径在5~20 nm之间,形状呈球形、正方形与三角形等;随着银纳米颗粒的增加,复合膜的整体力学性能保持先升高后降低的趋势;复合膜的抗菌性能结果表明材料能够保持在80%以上的抑菌率,并具有很好的抗菌持久性;复合膜的食品保鲜性能研究结果表明,复合膜对葡萄的贮藏保鲜效果优于纯PVA膜,是一种崭新的理念并可以广泛应用于食品包装领域中。
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