NCC/APP/SiO2复合聚电解质的定向自组装工艺及机制开题报告

本论文尝试利用聚电解质的自组装性质开发出一种新型的的以APP为阻燃剂基体，NCC为模板，SiO2为覆盖材料的膨胀型阻燃剂，用以改善各类材料的阻燃性能，同时克服APP阻燃剂流失性大、与基体相容性差的问题。

任何带相反电荷的分子都能以该方法自组装成膜。现在适用于该方法的材料不仅包括PE，还包括生物材料、无机材料、染料聚合物染料、共轭聚合物、各种带电粒子以及富勒烯。常用的PE包括阳离子PE如聚丙烯基氯化铵(PAH)、质子化的聚乙酰亚胺(PEI)、聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)和阴离子PE，如聚苯乙烯磺酸钠(PSS)。

纤维素表面存在大量自由的羟基，可以通过化学手段对其进行改性从而使其带上电荷，从而可以参与到自组装过程中来。纤维素表面吸附阳离子的聚合电解质，能够形成不可逆的吸附层，带电的高分子聚合电解质有序地排列在纤维表面。由于聚电解质的吸附作用，NCC 与不同类型的聚合电解质及不同离子浓度的溶液可以形成良好的复合薄膜。三维结构的聚合电解质形成的膜层较厚，而用电性高的线性聚电解质则可形成较薄的膜层。崔辉等探究了纤维电荷与阳离子的聚电解质的吸附量之间的相互关系。东北林业大学的王艳等利用静电自组装的原理,将羧甲基纤维素(CMC)组装到Fe₃O₄上得到Fe₃O₄-羧甲基纤维素(Fe₃O₄-CMC)，再利用静电作用把PEI组装到Fe₃O₄-CMC上，并利用戊二醛进行交联，制备出磁性聚乙烯亚胺-羧甲基纤维素(Fe₃O₄-PEI-CMC)吸附材料。Fe₃O₄-PEI-CMC磁性材料的表征结果表明，CMC成功组装到Fe₃O₄表面，Fe₃O₄-CMC和PEI在戊二醛的作用下发生交联得到Fe₃O₄-PEI-CMC磁性材料，Fe₃O₄-PEI-CMC中Fe304的结构仍为纯单一相的反尖晶石型结构。

中北大学的安富强等选用γ-氯丙基三甲氧基硅烷作为连接硅胶和功能性大分子PEI的偶联剂，经活化反应，硅胶表面带有了大量可反应的硅羟基，γ-氯丙基三甲氧基硅烷与硅羟基反应形成氯丙基化学修饰的硅胶；通过氯丙基与聚乙烯亚胺大分子链上的胺基反应，PEI 大分子链被偶合接枝到硅胶表面，形成复合材料PEI/SiO₂，该材料将SiO₂接枝到PEI上，使其具备了聚电解质的性质。

研究内容：围绕NCC/APP/SiO₂复合聚电解质的定向自组装，探讨三者定向自组装的工艺，初步阐述定向自组装机制。

计划安排：2017年1月2017年2月 完成论文的部分资料收集及开题报告

2017年3月2017年5月 完成实验并记录数据，对实验中产生的数据进行科学的统计和分析

2017年5月2017年6月 完成论文并进行答辩

1、结构设计解决了APP、纳米SiO₂分散不均匀的问题；

2、APP为芯层、纳米SiO₂为表层的结构解决了阻燃剂引起的冲击强度下降的问题；

3、纳米SiO₂覆盖在APP表面解决了APP易流失的问题。