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具有生物可降解性的天然高分子多糖——魔芋葡甘聚糖(KGM)因其具有優(yōu)良的持水、增稠、凝膠和成膜等獨特的理化特性引起了人們廣泛地關(guān)注。然而,由于KGM的溶解度低,黏度高,流動性差,水溶膠的穩(wěn)定性差等缺點嚴重制約了它的應(yīng)用領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的化學(xué)改性方法或是與天然或合成高分子物理共混方法不同地是,本文首次采用了天然的納米粘土——凹凸棒土(AT)并利用溶液共混的方法對KGM進行改性。研究了KGM/AT共混溶液的流變性能,分析了AT在KGM溶液中的分散及運動規(guī)律;詳細研究了KGM/AT納米復(fù)合材料的綜合性能;采用注射器模擬濕法紡絲探究了KGM/AT共混溶液的可紡性,并對KGM/AT纖維的性質(zhì)進行了初步地研究。
KGM/AT共混溶液的動態(tài)流變測試結(jié)果表明,具有棒狀結(jié)構(gòu)的AT類似于液晶高分子的剛性鏈段對剪切力十分敏感,以及其自身的體積效應(yīng)有助于削弱KGM分子間的氫鍵,促進KGM分子鏈的解纏繞和取向,使得共混溶液的黏度降低。但是,從流變學(xué)的角度講,AT的加入在一定程度上影響共混溶液的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,這是因為溶液的非均相的趨勢隨著AT含量的增多愈加明顯,這對紡絲加工是十分不利的。因此,需要嚴格控制AT的加入量。
本文通過對復(fù)合材料體系的形貌結(jié)構(gòu)表征,發(fā)現(xiàn)適量的AT可以成單晶狀態(tài)相對均勻地分散在KGM基體中,并且能夠與其形成相對緊密的界面結(jié)合,而過量的AT易于團聚,在KGM基體中呈無規(guī)狀分布;AT能夠與KGM基體產(chǎn)生一定的相互作用(如氫鍵);此外,AT可以使得KGM的結(jié)晶度稍微有所增加,但其并不能改變KGM的晶型結(jié)構(gòu)。通過對KGM/AT復(fù)合材料的性能測試結(jié)果表明,AT的加入使得材料的剛性增強,在AT含量為2％時,材料的儲能模量達到最大值,相應(yīng)地,與純KGM相比,復(fù)合材料的力學(xué)性能明顯增強,其拉伸強度及初始模量最大分別提高了40％和53％左右;另外,復(fù)合材料的起始分解溫度與最快分解溫度最大分別提高了27℃和33℃,說明復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性增強;復(fù)合材料的溶脹度隨著AT的加入不斷下降,這說明其耐水性得到一定程度地改善。
以95％的乙醇為凝固浴,采用注射器模擬濕法紡絲,結(jié)果表明,KGM/AT溶液具有一定的可紡性,但是在AT含量較高時,纖維呈現(xiàn)出的弱節(jié)、疵點等結(jié)構(gòu)不均勻性更為明顯,適量的AT在KGM纖維牽伸過程中有助于分子鏈取向,提高纖維的力學(xué)性能;此外,AT含量較低時有助于KGM纖維吸水,最高吸水倍率提高了近50％。

    doi：
    10.7666/d.y2051229
    關(guān)鍵詞：
    魔芋葡甘聚糖 凹凸棒土 納米復(fù)合材料 流變性能 濕法紡絲
    作者：
    于金超
    學(xué)位授予單位：
    浙江理工大學(xué)
    授予學(xué)位：
    碩士
    學(xué)科專業(yè)：
    紡織材料與紡織品設(shè)計
    導(dǎo)師姓名：
    胡國樑
    學(xué)位年度：
    2012
    語種：
    中文
    分類號：
    TB383
    在線出版日期：
    2012年05月31日