纳米纤维素增强电纺薄膜材料的制备及性能研究的开题报告.docx

纳米纤维素增强电纺薄膜材料的制备及性能研究的开题报告
一、选题背景
纤维素是由植物细胞壁组成的主要成分，具有丰富的来源、低毒性、可再生等优点，是一种具有广泛应用前景的生物资源。纳米纤维素是纤维素的纳米级别表现形式，其直径在1-100nm之间，可以从天然纤维素、藻类或菌类等生物体中提取得到。与传统的纤维素相比，纳米纤维素具有更高的比表面积、更优异的力学性能、良好的生物相容性等特点。因此，利用纳米纤维素增强各种材料成为一种具有发展前景的应用方向。
电纺技术是制备纤维素纳米纤维的常用方法之一。电纺薄膜具有高比表面积、高孔隙度和良好的强度等优异性能，为制备纳米纤维素增强电纺薄膜提供了一种可行途径。本研究旨在制备纳米纤维素增强电纺薄膜，并对其性能进行研究，为电纺材料的改性与应用提供理论基础。
二、研究内容和方法
1.研究内容
（1）分离和纯化纳米纤维素。
通过生物提取法从天然植物中提取纤维素，并将其转化为纳米级别的纤维素。采用浸泡法和超声法配合，分离和纯化纳米纤维素，确保其化学纯度和物理性能的稳定性。
（2）电纺薄膜的制备。
在纳米纤维素中添加适量的高分子材料形成混合浆料。在电纺装置中，通过高电压作用下将混合浆料喷涂到收集器上，使其固化并形成薄膜。探究不同纳米纤维素质量分数和电纺参数对电纺薄膜形貌以及力学性能的影响。
（3）对纳米纤维素增强电纺薄膜的性能研究。
研究纳米纤维素的加入对电纺薄膜的力学和物化性能的影响，包括拉伸强度、断裂伸长率、接触角、红外光谱、热重分解等。
2.研究方法
（1）纳米纤维素的制备：
纳米纤维素的制备采用生物提取法，探究浸泡时间、超声时间等工艺条件对纤维素转化效果的影响。通过纳米粒子大小分布分析、XRD、TEM等手段对纳米纤维素的粒径大小和晶体结构进行表征。
（2）电纺薄膜的制备：
利用实验室自主研发的电纺装置进行电纺膜的制备，探究不同电纺条件对纤维素纳米纤维的分布和排列方式的影响。通过电子显微镜、FTIR、热重分析进行电纺膜结构表征，探究纳米纤维素的加入对电纺膜力学性能的影响。
（3）电纺薄膜性能的研究：
采用万能材料试验机对电纺薄膜进行拉伸功能测试，探究不同质量分数的纳米纤维素对电纺薄膜力学性能的影响。通过接触角测试仪、热分析仪、红外光谱仪等精确仪器对电纺薄膜的物化性能进行表征。
三、预期成果和意义
1.预期成果
（1）成功制备纳米纤维素。
（2）通过电纺制备薄膜并确定纳米纤维素的质量分数。
（3）对电纺薄膜的物理和化学性质进行表征，并分析纳米纤维素含量对薄膜性能的影响。
2.研究意义
（1）对纳米纤维素的制备过程进行深入研究，为探究纳米纤维素物理性质提供一定的理论基础。
（2）对电纺膜的改性应用进行研究，能够提高电纺膜的力学性能，为电子、环境和生物医学等领域的应用奠定基础。
（3）本研究成果为电纺技术纳米材料制备提供实践参考和理论依据，有利于促进电纺技术在产业化和商业化方面的应用发展。