具有生物可降解性的天然高分子多糖——魔芋葡甘聚糖(KGM)因其具有优良的持水、增稠、凝胶和成膜等独特的理化特性引起了人们广泛地关注。然而,由于KGM的溶解度低,黏度高,流动性差,水溶胶的稳定性差等缺点严重制约了它的应用领域。与传统的化学改性方法或是与天然或合成高分子物理共混方法不同地是,本文首次采用了天然的纳米粘土——凹凸棒土(AT)并利用溶液共混的方法对KGM进行改性。研究了KGM/AT共混溶液的流变性能,分析了AT在KGM溶液中的分散及运动规律;详细研究了KGM/AT纳米复合材料的综合性能;采用注射器模拟湿法纺丝探究了KGM/AT共混溶液的可纺性,并对KGM/AT纤维的性质进行了初步地研究。
KGM/AT共混溶液的动态流变测试结果表明,具有棒状结构的AT类似于液晶高分子的刚性链段对剪切力十分敏感,以及其自身的体积效应有助于削弱KGM分子间的氢键,促进KGM分子链的解缠绕和取向,使得共混溶液的黏度降低。但是,从流变学的角度讲,AT的加入在一定程度上影响共混溶液的结构稳定性,这是因为溶液的非均相的趋势随着AT含量的增多愈加明显,这对纺丝加工是十分不利的。因此,需要严格控制AT的加入量。
本文通过对复合材料体系的形貌结构表征,发现适量的AT可以成单晶状态相对均匀地分散在KGM基体中,并且能够与其形成相对紧密的界面结合,而过量的AT易于团聚,在KGM基体中呈无规状分布;AT能够与KGM基体产生一定的相互作用(如氢键);此外,AT可以使得KGM的结晶度稍微有所增加,但其并不能改变KGM的晶型结构。通过对KGM/AT复合材料的性能测试结果表明,AT的加入使得材料的刚性增强,在AT含量为2％时,材料的储能模量达到最大值,相应地,与纯KGM相比,复合材料的力学性能明显增强,其拉伸强度及初始模量最大分别提高了40％和53％左右;另外,复合材料的起始分解温度与最快分解温度最大分别提高了27℃和33℃,说明复合材料的热稳定性增强;复合材料的溶胀度随着AT的加入不断下降,这说明其耐水性得到一定程度地改善。
以95％的乙醇为凝固浴,采用注射器模拟湿法纺丝,结果表明,KGM/AT溶液具有一定的可纺性,但是在AT含量较高时,纤维呈现出的弱节、疵点等结构不均匀性更为明显,适量的AT在KGM纤维牵伸过程中有助于分子链取向,提高纤维的力学性能;此外,AT含量较低时有助于KGM纤维吸水,最高吸水倍率提高了近50％。

    doi：
    10.7666/d.y2051229
    关键词：
    魔芋葡甘聚糖 凹凸棒土 纳米复合材料 流变性能 湿法纺丝
    作者：
    于金超
    学位授予单位：
    浙江理工大学
    授予学位：
    硕士
    学科专业：
    纺织材料与纺织品设计
    导师姓名：
    胡国樑
    学位年度：
    2012
    语种：
    中文
    分类号：
    TB383
    在线出版日期：
    2012年05月31日