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静电纺CNC 增强PMMA 纳米复合纤维的制备方法

产品手册    2021-10-26 09:14

聚甲基丙烯酸甲酯( polymethyl methacrylate,PMMA) 是一种价格便宜、透明度高且易于加工的高分子材料,但由于其脆性大、热稳定性差等缺点限制了它的应用。PMMA 的纳米增强材料主要有碳纳米管和无机纳米粒子等材料,无机纳米粒子的加入可提高PMMA 的杨氏模量和耐热性,并改善其耐磨性能; 但纤维状纳米材料对拉伸强度的提高更具优势。碳纳米管是一种具有高拉伸强度的纤维状增强体,但因其价格高、制备条件苛刻难以大规模利用。CNC 作为一种高模量天然线性高分子,来源广泛且可再生,能有效提高聚合物PMMA 的拉伸强度,改善脆性,并且具有良好的生物相容性,可作为PMMA 理想的增强材料.

 

本研究通过酸水解微晶纤维素( microcrystalline cellulose,MCC) 制备CNC,采用超声制得了CNC /PMMA 的混合电纺液,利用静电纺丝技术制备CNC /PMMA 纳米复合纤维。

 

1 材料与方法

1.1 供试材料

PMMA 的分子质量为75 000 u,阿拉丁生化科技公司提供; N,N-二甲基甲酰胺( N,N-Dimethylformamide,DMF,分析纯) ,天津科密欧化学试剂公司提供; MCC 的含水率为75%,日本大赛璐公司提供; 浓硫酸( 98%H2SO4,分析纯) ,北京化工厂公司提供.

1.2 纤维素纳米晶体的制备

将98%的浓H2SO4配置成64%的H2SO4溶液,取20 g MCC 加入100 g 64% H2SO4中,在45 ℃下搅拌60 min,通过加入去离子水终止水解反应.将反应产物离心多次,直至pH = 7,透析得到CNC 浆液,通过超声处理得到稳定的CNC 水悬浮液.取部分CNC 水悬浮液在-50 ℃冷冻干燥,得到CNC 固体粉末.最后将CNC 加入到DMF 中,超声分散,得到CNC /DMF 悬浮液.

1.3 CNC/PMMA 纳米复合纤维的制备

在60 ℃将PMMA 溶解在CNC /DMF 悬浮液中,得到不同浓度的CNC /PMMA/DMF 纺丝液( 表1) .使用静电纺丝装置( SS-2535H 型,北京永康乐业科技发展有限公司) 制备纳米复合纤维,推注速度2 mL·h-1,电压13~21 kV,接收距离18 cm.负极采用滚筒收集装置,转速为80 r·min-1 .CNC /PMMA 纳米复合纤维薄膜的制备流程如图1 所示.

 

图1 CNC/PMMA 纳米复合纤维薄膜制备图。