靜電紡CNC增強PMMA納米復合纖維的制備與性能

張 彥, 倪曉慧, 王 棟, 程萬里, 韓廣萍

(東北林業大學生物質材料科學與技術教育部重點實驗室/木質新型材料教育部 工程研究中心，黑龍江 哈爾濱 150040)

與單一聚合物相比，復合材料的力學性能和熱穩定性均有顯著提高.通過酸水解處理得到的纖維素納米晶體(cellulose nanocrystals, CNC)具有高強度、高模量、低熱膨脹系數、易化學修飾、價格低廉、可再生性和生物相容性等優點[1]，被認為是繼玻璃纖維、碳纖維[2]和碳納米管后的又一高效增強材料.

制備納米復合材料的方法有溶液澆鑄法[3]、模壓成型法[4]、靜電紡絲法等，其中靜電紡絲法是利用附加電場制備微納米纖維的一種有效途徑.高壓電場使高分子溶液或熔體帶電，在靜電力作用下克服液滴表面張力和粘彈力而連續噴出，最終固化形成微納米纖維[5,6].靜電紡絲纖維具有直徑小、比表面積大和結構可控等特點，廣泛應用于過濾、組織功能支架、傳感器、能源和藥物緩釋等領域[7-9].研究人員從苧麻、紙漿等原料中提取CNC，均勻分散于聚苯乙烯(PS)[10]、聚乙烯醇[11]、聚己內酯[12]、聚乳酸[13]等電紡液中，制備了增強效果顯著的靜電紡納米復合纖維.然而，CNC的強親水性使其難以溶解在有機溶劑中，致使其在聚合物基體中的分散性變差，限制了CNC在復合材料中的應用.

聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)是一種價格便宜、透明度高且易于加工的高分子材料，但由于其脆性大、熱穩定性差等缺點限制了它的應用.PMMA的納米增強材料主要有碳納米管和無機納米粒子等材料[14-15]，無機納米粒子的加入可提高PMMA的楊氏模量和耐熱性，并改善其耐磨性能；……