Объекты и методы исследования
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Факультет фундаментальной физико-химической инженерии
Институт нефтехимического синтеза имени А.В. Топчиева РАН
Лаборатория реологии полимеров
Промежуточный отчет по НИР в осеннем семестре 2019/20 учебного года
Характеризация полимерных растворов и диспергирование нанокристаллической целлюлозы
Выполнил
студент 1 курса магистратуры 501 группы
Ахметжанов Михаил Амирович
Научный руководитель
кандидат химических наук
Скворцов Иван Юрьевич
Подпись________________
Москва
2019 г.
Оглавление
Оглавление. 1
Введение. 2
Объекты и методы исследования. 4
Устройство работы диспергатора ультразвукового УЗДН-А.. 5
Метод динамического светорассеяния (ДСР). 6
Диспергирование нанокристаллической целлюлозы. 9
Заключение. 15
Список литературы.. 16
Введение
Нанокристаллическую целлюлозу называют не иначе как материалом будущего. Его можно синтезировать из древесины, использованной бумаги, то есть он доступен практически всем. Это экологически чистый, а также биосовместимый материал. Благодаря особенным механическим и оптическим свойствам, вытянутой форме частиц, а также различным свойствам, возникающим на поверхности материала, нанокристаллическая целлюлоза постепенно находит массу применений, еще больше от нее ожидают в перспективе. Производство нанокристаллической целлюлозы для научного и промышленного мира далеко не в новинку. Этот материал известен уже около 50 лет. Однако более пристально его начали изучать лишь в последние десятилетия и обнаружили, что он может заменить цветофильтры (в которых больше не будет токсичных красителей), стать биологически совместимым сенсором для медицинских применений, использоваться в качестве защитного материала и во многих других приложениях. Волокна наноцеллюлозы представляют собой вытянутые трубки. Если соединить их вместе, то можно получить материал, который будет прочнее стали или алюминия. Также наноцеллюлозу можно использовать в качестве упрочняющего вещества в составе каких-либо композитов. Например, композит из карбоната кальция и наноцеллюлозы получается похожим по своим свойствам на панцирь ракообразных. Так как наноцеллюлоза в составе некоторых композитов может быть прозрачной, вероятно, ее можно будет использовать и в качестве защитных стекол.
|
|
|
Нанокристаллическая целлюлоза - это продукт контролируемого гидролиза целлюлозосодержащего материала. Размеры получаемых частиц НКЦ в зависимости от источника целлюлозы и условий гидролиза обычно варьируются в пределах от нескольких десятков до нескольких сотен нанометров в длину и примерно от 3 до 50 нм в диаметре. Аспектное отношение (отношение длины к наименьшему поперечному размеру) составляет 10-30 для НКЦ, полученной из хлопковой целлюлозы, и около 70 для НКЦ, полученной из целлюлозы животного происхождения (туницин).
|
|
|
Свойства нанокристаллической целлюлозы - анизотропная форма частиц, высокая механическая прочность, возможность химической модификации поверхностных гидроксильных групп, образование хиральной нематической жидкокристаллической фазы в водных суспензиях и пленках - привлекают большое внимание к НКЦ с точки зрения разработки новых функциональных материалов. Использование НКЦ в составе композита позволяет улучшить механические, оптические, сорбциоииые свойства или придать композиционным материалам новые качества, например, биоразложение.
Разработка систем, которые содержат нанокристаллическую целлюлозу на основе растворов полиакрилонитрила представляет интерес для получения волокон с последующим получением тканей с улучшенными свойствами.
Вместе с тем вопрос прямого введения НКЦ в прядильные растворы ПАН представляет интерес как с точки зрения получения высоконаполненного композитного волокна, так и получения углеродного волокна, потому что его в дальнейшем можно будет карбонизовать.
|
|
|
Объекты и методы исследования
В качестве целлюлозной добавки была использована древесная нанокристаллическая целлюлоза (НКЦ), с размером агрегатов порядка 200 мкм. В качестве дисперсной среды для полиакрилнитрила (ПАН) был использован химически чистый диметилсульфоксид (ДМСО) (Экос-1, Россия).
Дисперсии НКЦ в ДМСО готовили посредством добавления ДМСО в порошок и интенсивного встряхивания полученной смеси в течение часа с последующим смешением якорной мешалкой при скорости 1000 об/мин в течение 1 часа и дальнейшего диспергирования в ультразвуковой ванне (Emma ultrasonic 15) при 20°С в течение часа.
Диспергирование проводилось в 2 этапа:
1) Грубое диспергирование T10 basic ULTRA-TURRAX (по 15, 30 и 60 минут)
2) Тонкое диспергирование УЗДН-А (по 30 и 60 минут)
Определение размеров частиц проводили методом динамического светорассеяния на приборе Zetasizer Nano ZS методом обратного рассеяния при угле 173°.
Морфологию растворов исследовали на оптическом микроскопе Биомед 6ПО.
Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 136; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!