张建明教授课题组纤维素纳米晶水相绿色改性领域取得进展

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纤维素纳米晶体（CNCs）作为新一代的增强纳米粒子，具有低密度、高强度、生物可降解性和可再生性等优势，在开发高性能聚合物复合材料领域具有重要意义。目前CNCs作为增强填料仍存在以下问题：1）经典的硫酸酸解法制备的CNCs热稳定性差；2）干燥的CNCs间强氢键作用使其再分散性较差；3）CNCs在部分聚合物基体中的相容性较差。

       离子液体（IL）作为一种新兴的绿色改性剂，除了可以提高CNCs热稳定性外，还可以作为一种有效的增容剂，可显著改善CNCs与基体的相容性。近日，青岛科技大学张建明教授课题组利用乳酸（LA）作为CNCs与IL之间的“分子连接剂”，在水相体系中将IL的咪唑阳离子成功接枝在CNCs表面，制备了离子液体改性的CNCs（CNCs-LA-IL）。该化学改性使CNC表面电负性实现了反转，并且相比于未改性的CNCs，CNCs-LA-IL的再分散性和耐热性均明显改善；利用CNCs-LA-IL在水中良好的再分散性，作者将CNCs-LA-IL分散液与聚乙烯醇（PVA）溶液通过简单溶液共混的方法制备了高性能的PVA/CNCs-LA-IL纳米复合材料。研究发现CNCs-LA-IL的添加量仅为0.3 wt%时，复合材料的拉伸强度提高了156%，断裂伸长率提高了248%。该力学性能的大幅度提升，优于文献报道中以CNC作为纳米填料所制备的聚乙烯醇复合材料的力学性能。
       以上相关成果以“Ionic Liquids Grafted Cellulose Nanocrystals for High Strength and Toughness PVA Nanocomposite”为题发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》，该论文是以青岛科技大学为通讯单位，硕士生王丽为第一作者，张建明教授为通讯作者。该工作得到国家自然科学基金（21774068）的支持。
        论文链接：https://dx.doi.org/10.1021/acsami.0c11217


         文章来源：青岛科技大学
         张建明, 山东省泰山学者特聘教授, 博士生导师。1973年3月生于湖北省红安县；2003年毕业于中科院化学所，并取得博士学位；2003--2008年先后在日本关西学院大学（JSPS Fellow）、日本丰田工业大学以及德国马普高分子所(Humboldt   Fellow)从事博士后及高访研究；2009年全职回青岛科技大学工作。主要从事高分子凝聚态结构及调控与解析以及生物基高分子基纳米复合材料的研究。迄今为止,已发表SCI收录文章100余篇；在本领域知名期刊Macromolecules上发表文章22篇；所发表文章被引3800余次, H-指数为32；基于这些学术成绩，先后获得日本学术振兴会外国人博士后奖，德国洪堡基金会“洪堡资深学者”、山东省“泰山学者”及山东省杰出青年基金等奖励。自2009年全职回国工作以来，张建明教授领导科研团队发表SCI论文四十余篇，获授权发明专利6项；已获12项国家自然科学基金资助（其中本人主持 6项）；团队成员中有三名德国洪堡学者，一人获聘海外泰山学者特聘专家。