静电纺CNC增强PMMA纳米复合纤维的制备与性能

张 彦, 倪晓慧, 王 栋, 程万里, 韩广萍

(东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室/木质新型材料教育部 工程研究中心，黑龙江 哈尔滨 150040)

与单一聚合物相比，复合材料的力学性能和热稳定性均有显著提高.通过酸水解处理得到的纤维素纳米晶体(cellulose nanocrystals, CNC)具有高强度、高模量、低热膨胀系数、易化学修饰、价格低廉、可再生性和生物相容性等优点[1]，被认为是继玻璃纤维、碳纤维[2]和碳纳米管后的又一高效增强材料.

制备纳米复合材料的方法有溶液浇铸法[3]、模压成型法[4]、静电纺丝法等，其中静电纺丝法是利用附加电场制备微纳米纤维的一种有效途径.高压电场使高分子溶液或熔体带电，在静电力作用下克服液滴表面张力和粘弹力而连续喷出，最终固化形成微纳米纤维[5,6].静电纺丝纤维具有直径小、比表面积大和结构可控等特点，广泛应用于过滤、组织功能支架、传感器、能源和药物缓释等领域[7-9].研究人员从苎麻、纸浆等原料中提取CNC，均匀分散于聚苯乙烯(PS)[10]、聚乙烯醇[11]、聚己内酯[12]、聚乳酸[13]等电纺液中，制备了增强效果显著的静电纺纳米复合纤维.然而，CNC的强亲水性使其难以溶解在有机溶剂中，致使其在聚合物基体中的分散性变差，限制了CNC在复合材料中的应用.

聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)是一种价格便宜、透明度高且易于加工的高分子材料，但由于其脆性大、热稳定性差等缺点限制了它的应用.PMMA的纳米增强材料主要有碳纳米管和无机纳米粒子等材料[14-15]，无机纳米粒子的加入可提高PMMA的杨氏模量和耐热性，并改善其耐磨性能；……