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中國林科院“十三五”國家自然科學基金項目優秀成果彙編報道9

——納米纖維素表面的分子重組與定向應用

 

时间:2021-02-04 来源:科技处

文字: 圖片: 编辑:乌日娜

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納米纖維素表面的分子重組與定向應用

Molecular recombination and orientation application of nanocellulose

納米纖維素也稱纖維素納米晶體,是纖維素分子中的結晶區部分,經分離後它的尺度範圍可達納米級(至少有一個方向的尺寸在納米尺度範圍)。納米纖維素具有較高的楊氏模量,已廣泛被用作納米相增強材料。然而,表面未處理的納米纖維素容易出現自聚集的現象,特別是在制備過程中,納米纖維素之間很容易通過氫鍵作用而團聚,很難再用物理方法使其再分散,從而影響到其應用性能。

中国林科院林化所王基夫研究員及其研究團隊在国家自然科学基金(批准号:31570579)的资助下,开展納米纖維素表面的分子重組與定向應用研究,该团队在纳米纤维素表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP),将松香树脂酸、油脂等在纤维素纳米晶体表面进行共价键复合,构筑了新型纳米纤维素-树脂酸-油脂多臂星型热塑性弹性体材料。阐明了结晶性纤维素单元的刚性核心对弹性性能的增强作用机制。研究发现松香树脂酸三环菲结构单元的引入,在提升CNCs与聚合底物的相容性的同时,还能赋予复合材料优异且稳定的紫外吸收性能。该弹性体材料可应用作压敏胶(PSA),随着松香树脂酸含量的增加,压敏胶的初粘逐渐降低,持粘逐渐增加。

該項目揭示了納米纖維素與樹脂酸基聚合物複合分子微觀結構和宏觀彈性性能的關系,並發現納米纖維素基彈性材料可作爲一種新型的紫外線阻隔PSA材料的潛力。項目成果分別于2016年和2017年發表在Carbohydrate Polymers上,該項目成果將爲開發新型納米纖維素基和松香樹脂酸基材料提供理論依據。

納米纖維素表面的分子重組

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