膠原基納米二氧化鈦復合材料及膠原基納米氧化鋅復合材料的制備及其性能表征.pdf

1、納米復合材料由于它的優越性能和廣泛的應用前景，成為當今納米材料科學研究的熱點之一。采用溶膠凝膠法制備納米復合材料，制備工藝簡單，且具有納米微粒較小的粒度和較均勻的分散程度。本論文即利用溶膠凝膠法在網狀膠原基內部原位合成膠原基納米復合材料。研究工作分為膠原基納米TiO<,2>復合材料的制備及其性能表征以及膠原基納米ZnO復合材料的制備及其性能表征兩大部分。 第一部分用溶膠凝膠原位復合法制備膠原基納米TiO<,2>復合材料。以鹽酸為

2、催化劑、乙酸為螯合劑、鈦酸丁酯為前驅體制備納米TiO<,2>溶膠，通過實驗確定物料最佳配比：同時以羊皮為原料，通過加強復灰工藝制備網狀膠原基；然后將網狀膠原基與納米TiO<,2>溶膠共混，加入交聯劑戊二醛，并升高其pH值以制得性能穩定的復合材料。通過實驗確定最佳戊二醛用量及最適pH值。實驗結果表明，所制備的膠原基納米TiOz復合材料具有一定的熱穩定性和良好的力學性能。納米TiO<,2>的加入可以使復合材料具有優越的抗菌防霉性能。網狀膠原

3、基經納米TiO<,2>前驅體處理后，大小約為40nm的納米TiO<,2>顆粒已經包裹到膠原纖維束上。用原子力顯微鏡、紅外光譜、DSC圖譜等測試手段研究了膠原基納米TiO<,2>的復合機理。結果顯示，由于膠原基的存在，用溶膠凝膠法在膠原基內部合成的納米TiO<,2>微粒的粒徑(40nm)比直接合成的納米TiO<,2>微粒的粒徑(60nm)略小。膠原的羧基可能與納米TiO<,2>前驅物中的鈦絡合物發生了配位結合，且pH值的升高能促進膠原和納

4、米TiO<,2>前驅物的結合。 第二部分用溶膠凝膠原位復合法制備膠原基納米ZnO復合材料。通過正交實驗確定制備納米ZnO溶膠的合成條件；同時以牛皮為原料，采用加強復灰工藝制備網狀膠原基；在網狀膠原基中引入交聯劑改性戊二醛以提高其熱穩定性并將交聯后網狀膠原基的pH值調至與納米氧化鋅前驅體溶膠的pH值相似，便于納米ZnO溶膠向網狀膠原基中滲透；然后將納米氧化鋅前驅體溶膠和交聯后網狀膠原基共混后制得膠原基納米ZnO復合材料。實驗結果表

5、明，所制備的復合材料具有一定的熱穩定性和良好的力學性能，納米ZnO的加入可以使復合材料具有明顯的抗菌防霉性。網狀膠原基經改性戊二醛和納米ZnO前驅體處理后，納米ZnO顆粒已經在網狀膠原基生成，大小約為25nm。用透射電鏡、紅外光譜、Dsc圖譜等測試手段對膠原基納米ZnO復合材料的復合機理進行了探討。結果顯示，由于膠原基的存在，用溶膠凝膠法在膠原基內部合成的納米ZnO微粒的粒徑(25nm)以及含皮粉的溶膠所制得的納米ZnO微粒的粒徑(30