项目名称: 甲壳素纳米晶/橡胶复合材料的制备、微结构调控及其机械性能的水响应性研究

项目编号: No.51473069

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 刘明贤

作者单位: 暨南大学

项目金额: 78万元

中文摘要: 生物质资源的高效利用研究具有重要的科学价值和应用前景。酸解制备的甲壳素纳米晶 (CNCs)密度低、长径比大、机械强度高、表面活性高且生物相容性和降解性好,能够作为橡胶的增强材料。CNCs分子间氢键作用形成的渗透网络对其聚合物复合材料的力学性质及其化学刺激响应性具有决定性影响。在前期工作基础上,本项目选用丁苯、顺丁橡胶等作为基体,通过调控CNCs渗透网络结构形成及演化的影响因素,如填料含量、CNCs形貌和表面性质、复合材料制备方法、刺激条件等,用动静态力学手段研究CNCs形成的渗透网络对复合材料机械性能及其化学响应性的影响规律。将研究CNCs结构和表面基团对其自身及与基体相互作用的影响,通过加工方法选择调控复合材料的微观结构和力学性能,建立CNCs网络结构增强橡胶的理论模型。本项目将获得微结构可控、综合性能优良的新型仿生刺激-响应型橡胶复合材料,为揭示此类纳米复合体系的应力传递机理提供借鉴。

中文关键词: 填料网络;表面改性;动态性能;纳米增强;刺激响应

英文摘要: Research on the efficient use of biomass resources has important scientific value and application prospect. The chitin nanocrystals (CNCs) prepared by acid hydrolysis have low density, high aspect ratio, high mechanical strength, high surface activity, good biocompatibility and biodegradability, which can be used as the rubber reinforcing materials. Percolating networks formed by molecular hydrogen bonding of CNCs play a critical role in their reinforcing ability for polymer composite and chemo-responsive mechanical properties. Based on our preliminary work, we select SBR, butadiene rubber as the matrix in which a CNCs percolating network structures are formed. The factors regulating the percolating network structure, such as filler content, CNCs morphology and surface properties, composite preparation methods, stimulus conditions are investigated. The static and dynamic mechanical properties and its adaption by water of the composites are studies. The impact of the morphology and the surface properties of CNCs on their interactions between themselves and with the matrix is investigated. The relationship between the formed percolating network of CNCs, microstructure, and properties of the composites is build. A theoretical model will be established for the CNCs network reinforced rubber composites. A series of new bionic stimuli-responsive rubber composites with controlled microstructures and excellent overall performance will be obtained. This project also provided a theoretical basis of stress transfer for other similar nanocomposite systems.

英文关键词: filler network;surface modification;dynamic property;nanoreinforcement;Stimuli-Responsive

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