摘 要

离子凝胶是一类新型的聚合物功能材料，是在某些有机高分子材料中引入离子液体制备得到的。离子凝胶结合了离子液体的如热性稳定、不挥发性、良好导电性以及普通凝胶的环境响应性智能等特点, 因而目前被广泛应用于光电材料、功能膜材料以及生物传感等领域。同时，对离子液凝胶进行探索研究的过程中，又成功制备出了高强度离子凝胶，离子凝胶的研究进展进一步扩大。纳米晶纤维素是从纤维素中提取制得的一种新型的纳米复合材料，纳米纤维素晶体具有优异的机械性能，及较大的比表面积等优点，可将其用作纳米复合材料的填充物来改善增强物质的机械性能和热学性能等，是非常好的增强材料。本文以离子凝胶为研究对象，综述了其发展概况，并探讨研究了纳米晶纤维素增强高强度离子凝胶的制备及其表征。

关键词：离子液体；离子凝胶；纳米晶纤维素；增强；高强度

reparation and characterization of high strength ionic gel reinforced by Nanocrystalline Cellulose

ABSTRACT

Ionic gel is a new type of polymer functional material, which is obtained by introducing ionic liquid into some organic polymer materials. Ionic gel combines the intelligent properties of ionic liquids such as thermal stability, non-volatile, good electrical conductivity and environmental response of general gels, and is widely applied in the fields of optoelectronic materials, functional membrane materials and biosensors. Meanwhile, during the exploration and research of ionic liquid gel, we have successfully prepared high-strength ionic gels, and the research progress of ionic gels is further expanded. Nanocrystalline Cellulose (Nanocrystalline Cellulose) is a new type of nanocomposite obtained from cellu-lose. Nanocrystalline Cellulose has excellent mechanical properties and large specific surface area. It can be used as a filler for nanocomposites to im-prove mechanical properties and thermal properties of reinforcing materials. It is a very good reinforcing material. In this paper, the development of ionic gels is reviewed, and the preparation and characterization of Nanocrystalline Cellulose reinforced high strength ionic gels are discussed.

Key words：ionic liquid ；ionic gel；nanocrystalline cellulose；reinforce；high strength

目录

1.前言 - 1 -

1.1引言 - 1 -

1.1.1离子液体 - 1 -

1.1.2离子凝胶 - 2 -

1.2离子凝胶 - 2 -

1.2.1离子凝胶的制备 - 2 -

1.2.2 离子凝胶的性能及其应用 - 3 -

1.2.3高强度离子凝胶 - 4 -

1.3纳米晶纤维素 - 4 -

1.3.1纳米晶纤维素的强度性质 - 5 -

1.3.2纳米晶纤维素的制备 - 6 -

1.3.3纳米晶纤维素的应用 - 7 -

1.4选题的研究目的与意义 - 8 -

2．实验过程 - 10 -

2.1纳米晶纤维素的制备 - 10 -

2.1.1实验原料与试剂 - 10 -

2.1.2实验仪器设备 - 10 -

2.1.3实验过程 - 10 -

2.2水凝胶的制备 - 11 -

2.2.1实验试剂及用量 - 11 -

2.2.2实验过程 - 12 -

2.3离子凝胶的制备 - 13 -

2.3.1实验试剂及用量 - 13 -

2.3.2实验过程 - 14 -

3．结果与讨论 - 16 -

3.1 NCC的红外与XRD表征 - 16 -

3.1.1X射线衍射分析 - 16 -

3.1.2 NCC的红外分析 - 18 -

3.2水凝胶实验的结论 - 18 -

3.3测定离子凝胶的力学性能 - 19 -

4.结论 - 21 -

致 谢 - 22 -

参考文献 - 23 -

1.前言

1.1引言

1.1.1离子液体

离子液体（Ionic Liquid），作为一种新型介质和和功能型材料，在近年来蓬勃发展并得到广泛关注。离子液体是一种由阴阳离子组成的，以液态形式存在的离子化合物^[1]。构成离子液体的阴阳离子可以是无机的，也可以是有机的，其中，较常见的阳离子有吡啶离子、硫盐、烷基咪唑盐以及烷基季铵离子^[2]等。而较为常见的阴离子则有卤化盐离子、硝酸根离子和硫酸氢根离子等。这里面磷酸根等酸根离子与咪唑类的离子液体在电解质材料中是最常用的几种，外界对他们的研究也比较多。离子液体通常仅仅是由阴阳离子组成的，其具有独特的溶剂性质，例如高的热稳定性和电化学稳定性，良好的导电性，较高的可设计性，电导率高，电化学窗口款等，这些都是从本质上是不同于传统分子溶剂的性质。正是由于这些优异而独特的物理化学性质，离子液体在有机合成、电化学、生命科学、材料制备、能源环境等多个领域得到了广泛应用^[3-4]（图1-1）。