纤维素纳米晶环氧树脂复合材料的制备及性能研究.pptx

纤维素纳米晶环氧树脂复合材料的制备及性能研究汇报人：2024-01-28

CATALOGUE目录引言纤维素纳米晶的制备与表征环氧树脂基体的选择与改性纤维素纳米晶/环氧树脂复合材料的制备纤维素纳米晶/环氧树脂复合材料的性能研究结论与展望

01引言

纤维素纳米晶是一种具有优异力学性能和生物相容性的天然高分子材料，在纳米复合材料领域具有广泛应用前景。环氧树脂是一种重要的热固性树脂，具有优异的力学性能、电绝缘性能和耐化学腐蚀性能，广泛应用于涂料、胶粘剂、复合材料等领域。将纤维素纳米晶与环氧树脂复合，可以制备出具有优异力学性能、耐热性能和耐候性能的纳米复合材料，对于推动高分子材料领域的发展具有重要意义。背景与意义

目前，国内外学者已经对纤维素纳米晶的制备、改性及其在纳米复合材料中的应用进行了广泛研究。同时，也有大量关于环氧树脂及其复合材料的研究报道。然而，将纤维素纳米晶与环氧树脂复合制备纳米复合材料的研究相对较少，且主要集中在制备工艺和性能表征方面。随着纳米技术的不断发展和环保意识的日益增强，未来纤维素纳米晶环氧树脂复合材料的研究将更加注重以下几个方面研究低毒、低挥发的环保型环氧树脂和纤维素纳米晶的制备方法，减少对环境的影响。国内外研究现状发展趋势绿色环保国内外研究现状及发展趋势

03规模化应用推动纤维素纳米晶环氧树脂复合材料的工业化生产和应用，降低生产成本，提高市场竞争力。01高性能化通过优化制备工艺和配方设计，提高复合材料的力学性能、耐热性能和耐候性能等。02功能化赋予复合材料以特殊功能，如导电、导热、抗菌等，拓展其应用领域。国内外研究现状及发展趋势

02纤维素纳米晶的制备与表征

选用高纯度、低分子量的纤维素作为原料，如微晶纤维素或棉浆粕等。对原料进行清洗、干燥、粉碎等预处理，以去除杂质、降低水分含量，得到均匀的纤维素粉末。原料选择与预处理预处理原料选择

纤维素纳米晶的制备方法通过高压均质机、超声波等机械手段对纤维素进行破碎，得到纳米级的纤维素晶体。机械法简单易行，但得到的纳米晶尺寸分布较宽。机械法将纤维素粉末与浓酸（如硫酸、盐酸等）在一定温度下反应，使纤维素分子链断裂，得到纳米级的纤维素晶体。反应后需进行中和、洗涤、干燥等处理。酸水解法利用特定的纤维素酶对纤维素进行降解，得到纳米级的纤维素晶体。酶解法条件温和，但反应时间较长。酶解法

纤维素纳米晶的表征手段形态观察通过原子力显微镜（AFM）、透射电子显微镜（TEM）等手段观察纤维素纳米晶的形态和尺寸。结构分析利用X射线衍射（XRD）、红外光谱（IR）等方法分析纤维素纳米晶的结构特征，如结晶度、化学结构等。热性能测定通过热重分析（TGA）、差热分析（DSC）等手段测定纤维素纳米晶的热稳定性、热分解温度等热性能参数。

03环氧树脂基体的选择与改性

双酚A型环氧树脂具有优良的粘接性、耐化学腐蚀性和电绝缘性，是应用最广泛的环氧树脂之一。酚醛型环氧树脂具有较高的耐热性和刚性，但耐候性较差，主要用于耐高温复合材料。脂肪族环氧树脂具有低粘度、良好的润湿性和加工性，但耐热性和耐候性较差。环氧树脂基体的种类与性能

环氧树脂的改性方法化学改性通过引入特定官能团或改变分子结构，提高环氧树脂的耐热性、韧性等性能。例如，引入柔性链段、刚性基团或交联结构等。物理改性通过共混、增韧等方法改善环氧树脂的加工性、韧性等。例如，添加橡胶、热塑性树脂等增韧剂，或与无机纳米粒子共混提高力学性能。

通过拉伸、弯曲、冲击等试验评价改性后环氧树脂的强度、韧性等力学性能。力学性能通过热重分析（TGA）、差热分析（DSC）等方法评价改性后环氧树脂的热稳定性、玻璃化转变温度等热性能。热性能通过紫外老化、湿热老化等试验评价改性后环氧树脂的耐候性能，考察其在不同环境条件下的稳定性。耐候性改性后环氧树脂的性能评价

04纤维素纳米晶/环氧树脂复合材料的制备

复合材料的配方设计纤维素纳米晶的选择与改性选用具有高结晶度、高热稳定性的纤维素纳米晶，并通过化学或物理方法进行表面改性，以提高其与环氧树脂的相容性。环氧树脂的选择根据使用要求，选择具有合适粘度、固化温度、力学性能等指标的环氧树脂。固化剂与促进剂的选择选用与环氧树脂相容性好、反应活性高的固化剂和促进剂，以调控复合材料的固化行为。其他添加剂的选择根据需要，可添加增韧剂、阻燃剂、颜料等，以改善复合材料的综合性能。

固化成型将分散好的混合物倒入模具中，按照设定的固化温度和时间进行固化成型。脱模与后处理待复合材料完全固化后，进行脱模处理，并根据需要进行后加工，如切割、打磨等。纤维素纳米晶的分散将改性后的纤维素纳米晶均匀分散在环氧树脂中，可采用机械搅拌、超声处理等方法。复合材料的制备工艺

对复合材料进行热处理，以消除内应力，提高尺寸稳定性。热处理表面处理机械加工检测与评估对复合材料表面进行打