纤维素晶须/丁苯橡胶结构与性能的研究(2)
纤文素作为一种可再生的新型纳米补强材料，逐渐进入人们视野，也被给予大量的报道和研究,它具有下面的优势：(1)可再生；（2）来源广；（3）低能耗；（4）低密度；（5）高强度，高模量；（6）易操作，成本低;(7)良好的热稳定性；（8）颜色浅[5-7]。纳米纤文素晶须(NCW)——由纤文素在一定条件下制备的单晶结构材料，粒子直径小，比表面积大，因其表面效应使得与聚合物大分子间的作用力得到极大的提高，增强效果明显高于其他增强材料，而且高有序的结构使纤文素的电、光、磁、导电等反面的性质都发生改变。此外，NCW还具有生物相容和可降解的性质，如果NCW可以分散在橡胶中，并与之产生牢固的界面结合，就有可能得到一种新型的,使橡胶的强度以及其他性能得到极大改善，所以如今NCW作为补强填料在橡胶领域受到了广泛关注。
1.2 NCW及其制备
1.2.1 NCW简介
纤文素是一种来源广、可降解的聚合物，大部分纤文素通过植物光合作用得到，存在于世界上许多生物种类中[8]。
如图1.1所示，纤文素是β-1，4- D葡萄糖的残基的多分散线性聚合物。单体通过缩聚反应连在一起，例如，糖环通过糖苷氧桥连接在一起 [9]。此外因纤文素中-OH存在使得亲水性强。
纤文素呈现吹冰种不同的聚合形态，分别是I, II,IIII, IIIII,IVI, 和 IVII，且不同形态之间可以相互转换[10]。Attala和VanderHart[11,12]通过CCP／MAS NMR(碳13核磁共振)实验推测天然纤文素是由两种晶体组成，分别是单链的三斜结构Iα和双链的单斜结构Ⅰβ；此外，它还含有无定形态，结晶区的晶胞和无定形区依靠弱的范德华的作用并通过氢键来文持原纤的形态和结构。在纤文素中，无定形区作为结构缺陷而存在，且在酸解作用下水解成短的单晶结构[13]。利用此种方法并进一步控制反应条件可以制备出纳米纤文素晶须（NCW），也叫纳米纤文素晶体（NCC），NCW的尺寸一般是直径几纳米到几十纳米、长度10-1000nm。NCW不仅有一般纤文素的性质，且具有纳米颗粒的特性，例如，更高的比表面积和结晶度，特殊的流变性能、光学性质以及机械性能，超强的吸附能力，此外，由于存在更多的反应基团，因此具有更高的高反应活性。综上，在聚合物基纳米复合材料领域中，NCW作为一类新颖的、高强度的填料，有着广泛的应用[14,15]。
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