论文部分内容阅读
人的面部,尤其是鼻子、脸颊和额头容易分泌大量油脂,面部吸油纸可以擦去多余油脂以保持面部的清爽,方便快捷。现今市面上的吸油纸按材质主要分为三类:第一类,植物纤维素类;第二类,热塑性聚合物类;第三类则是这两种材质结合形成的复合材料。植物纤维虽然具有良好的亲肤性,但吸油纸吸油能力有限,并且在吸油的同时会吸走面部水分;而热塑性聚合物类及相应的复合材料虽然吸油效果好,但是依赖于石油基材且不可生物降解,给后续的处理过程带来麻烦。因此寻找并开发应用可完全生物降解的材料来制备具有疏水效果的纤维素基复合吸油纸具有重要意义。聚羟基脂肪酸酯(PHA)是由多种微生物在营养不均衡的条件下生成的作为储存碳源和能源的胞内物质。PHA具有较好的生物可降解性、生物相容性、热塑性以及成膜性等优良性能。因此,本文以植物纤维为基材,通过浸渍吸附的方法将PHA附于纤维表面形成PHA/纤维素纤维复合吸油纸。由于PHA为疏水性高分子聚合物,和具有亲水性能的纤维素相容性较差,因此可通过改性PHA来增强其与纤维素的相容性。本文通过溶剂挥发法和接枝共聚马来酸酐的方法分别改性PHA,并作用于纸页以制备具有疏水效果的复合吸油纸。首先以聚乙烯醇(PVA)为乳化剂,碳酸氢铵(NH4HCO3)为致孔剂,应用双乳液溶剂挥发法制备PHA多孔微球,并浸渍吸附纸页制备复合吸油纸(PHA/CF)。采用粒径和孔径分析及扫描电镜(SEM)分析了PHA多孔微球的结构,并利用红外图谱(FT-IR)、水接触角(CA)、吸油性能、透光率(UV)以及机械和热学性能等表征了PHA/CF的各项性能。当PHA、PVA和NH4HCO3的质量比为2.5:1:2.5时,PHA多孔微球的粒径为8.13μm,孔径为1.7nm,与纤维素复合后形成的吸油纸的水接触角为74.9°,随着PHA添加量的增加PHA/CF的吸油性能逐渐增强,在PHA多孔微球添加量为15wt%时,PHA/CF单位面积的吸油量为5.4mg/cm2,吸油能力为1.48g/g,透明度转化率为65%,拉伸强度为13.3MPa,热学性能稳定。为了进一步改善复合吸油纸的疏水效果,采用马来酸酐(MA)接枝共聚改性PHA。接枝共聚反应中,以过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,探究了单体用量、引发剂用量、反应温度和反应时间对接枝率的影响。通过FT-IR和X-射线衍射(XRD)对分子结构进行表征。结果表明,经接枝共聚改性的PHA与纤维素复合后形成的复合吸油纸(PHA-g-MA/CF)的疏水效果优于经溶剂挥发法制备的PHA多孔微球形成的PHA/CF,水的接触角为130°,此时,PHA接枝共聚的条件为PHA:MA:BPO=5:1:0.2(w/w),80℃下反应6小时。通过FT-IR表明马来酸酐基团成功接枝到PHA上,并且由XRD结果表明,经改性后的PHA的粒径尺寸变小,说明PHA和纤维素更加紧密的结合在一起,改善了纤维素和PHA之间的相容性。采用最佳疏水条件下MA接枝改性的PHA与纤维素形成PHA-g-MA/CF,进行吸油性能测试,孔隙率测试、UV检测以及机械性能和热稳定性测定。随着PHA添加量的增加,PHA-g-MA/CF单位面积的吸油量不断增加,但是吸油能力先增强之后开始下降,主要是随着PHA添加量的增多,PHA-g-MA/CF的孔隙率降低。在PHA添加量为15wt%时PHA-g-MA/CF单位面积的吸油量为5.03mg/cm2,吸油能力为1.44g/g,透明度转化率为63%,且拉伸强度随PHA含量的增加逐渐增强,热学稳定性好,与商品吸油纸相比具有较好的效果。