原位复合法制备纤维素/磁性纳米复合材料及其性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

近年来，磁性纳米复合材料无论是在科研领域，还是在工业生产上都备受人们的关注，尤其是以磁性纳米粒子为核，以聚合物或者相容性好的二氧化硅为壳的复合纳米粒子。核壳结构不但解决了磁性纳米粒子易于团聚的问题，而且使材料更容易功能化，进而可以开发应用性更广的材料。核壳结构的磁性纳米复合粒子自出现以来,一直是人们研究的热点,以前的研究主要集中在核壳聚合物粒子领域,现在的研究深入到内核或外壳为聚合物、氧化物、贵金属等,在化工、电子和微电子技术、军事、食品、医学、免疫学等领域有着重要而广阔的应用前景。

目前，在造纸行业中，纳米材料主要用于抗水、抗菌、抗静电，抗老化以及加香、阻燃、变色等功能性用纸的开发，而且已有一些产品面市。随着纳米粒子生产成本的降低，功能性纳米粒子品种的增多，纳米技术将在印刷领域和造纸工业中发挥更大的作用，给印刷和相关行业带来无限的生机和活力。

如何利用纤维素纤维的固有优势和特点，采用新技术和新理论，赋予纤维素纤维新的功能和更优的性能，合成出新的纤维素功能材料，是当前纤维素研究同时也是材料科学、生物质能源和化工研究等领域的热点。将纳米技术与纤维素纤维功能化相结合,将磁性纳米粒子与纤维素纤维复合,制备高性能的纤维素磁性纳米复合纤维,对开拓纤维素应用领域及特种功能纸制备具有重要意义。

2. 国内外研究现状分析

原位复合法研究现状

r.h. marchessault等^[20]一起研究了铁氧体的原位复合制成天然纤维素/核壳型磁性纳米材料素纤维，探讨了氧化铁粒子的原位复合是通过亚铁离子与羧甲基纤维素纳进行离子交换，在碱性条件下形成氢氧化亚铁，再进行氧化制备出来。并采用电导滴定法测定在原位复合中可利用功能团数量，此方法制备出的超顺天然纤维素/核壳型磁性纳米材料含有颗粒较小且颜色较浅的粒子，这些粒子在介质中仅具有磁性能。

carrazana-garcia等人研究的原位复合法^[21-23]，利用纤维素纤维中可进行阳离子交换的基团，采用原位复合将生成的纳米级磁性γ-fe₂o₃、fe₃o₄或cofe₂o₄引入到纤维的无定型区中，制备出超顺磁性兼铁磁性的磁性纳米复合纤维素纤维及磁性纸。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

原位复合法制备纤维素磁性纳米复合材料

磁性纤维也可以通过原位复合法制得，利用纤维中的可进行阳离子交换的基团，使亚铁离子与其发生交换，然后再经过水解和氧化，转化为具有磁性的γ-fe₃o₄或者是fe₃o₄(统称为铁氧体)而沉积在纤维的无定形区中，所生成的磁性物质（微粒）在纤维中所处位置受制于原来纤维中能进行阳离子交换基团的位置，，故而称为原位复合法。

4. 研究创新点

本文拟通过正交实验优化磁性纤维的制备工艺条件，通过阅读相关文献得知，由于纸浆纤维表面上吸附了一定量的磁性粒子，影响了纤维之间的结合，使得磁性纸张物理强度较低，为了抄造出来的磁性纸张满足一定的性能要求我们必须提高纸张的物理强度。本文拟在不改变磁性纤维磁性能的情况下在磁性纤维的表面包裹一层再生纤维素，增加羟基的数量，增强纤维间的结合力，从而提高磁性纸张的物理强度。