纤维素液晶溶液的制备及应用

为了制备纤维素高强纤维,利用纤维素、液晶基元和离子液体制备了液晶溶液作为纺丝液,并纺制了高强纤维.研究了纤维素液晶溶液的液晶性以及纺制的纤维素纤维的表面形貌和力学性能.结果显示:液晶基元的纯度大于98%,结构与预期的吻合;纤维素和液晶基元之间是通过物理力相结合而不发生化学作用;形成的纤维素液晶为近晶相.添加了液晶基元的纤维素纤维比纯纤维素纤维更细,表面均没有明显缺陷;且机械强度可达到3.00 cN/dtex,比纯纤维素纤维提高34%.     

纤维素的改性及应用研究进展

纤维素是世界上最丰富、来源分布最广泛的可再生生物资源,成本低、生物性能良好,但由于其本身结构紧密,分子间存在氢键,不溶于大多数溶剂,导致无法很好地被利用。纤维素在使用前,均要预处理,目前的预处理方法包含物理预处理、化学预处理、生物预处理和溶剂预处理。物理预处理包括机械处理、超声处理、低温破碎、蒸汽爆破、热处理;化学预处理包括酸和碱处理两种。纤维素的改性根据来源可以分为植物纤维素和细菌纤维素,植物纤维素的改性分为物理改性和化学改性,物理改性包括聚电解质吸附和非电解质吸附,化学改性分为小分子改性和接枝改性,其中小分子改性包括纤维素表面亲水和疏水改性两种,接枝改性包括"grafting from"和"grafting onto"两种;细菌纤维的改性主要包括原位改性和非原位改性两种。对纤维素衍生物在能源、电子、环保、生物医用和食品行业方面的应用进行了阐述,并对纤维素的未来发展趋势进行了展望。     

半纤维素酶处理丝瓜络纤维结构分析

以天然丝瓜络粉末为原料,利用半纤维素酶对丝瓜络纤维进行预处理,考察了半纤维素酶浓度、pH及温度对纤维质量损失率的影响。实验表明,最佳的酶处理温度为60℃,溶解浓度为0.10g/mL,pH为6～7。在最佳酶处理条件下处理丝瓜络纤维,使缠绕在木质素上的半纤维素溶解,实现木质素与纤维素的分离。采用红外光谱、扫描电镜等分析测试手段对酶处理前后丝瓜络纤维的结构进行表征。结果表明,酶处理后纤维素纤维产生了大量的条痕,可以明显地看出单纤维,纤维素纤维暴露于天然丝瓜络表面,为纤维素溶解提供了前提条件。     

“高温喷射流场对纤维素溶液丝条超细拉伸机理研究”项目通过天津市科委验收

<正>由天津工业大学庄旭品副教授主持完成的天津市应用基础及前沿技术研究计划项目"高温喷射流场对纤维素溶液丝条超细拉伸机理研究"于2013年7月26日通过市科委组织的专家验收.该项目着眼于纤维素超细纤维的广泛应用及目前制备方法的缺陷,提出了一种新型纳米纤维制备方法——溶液喷射纺丝方法,并根据纤维素溶液浓度低、粘度大、溶剂不易挥发等特点,采用助挥发剂、使用载体聚合物、皮芯溶液喷射纺丝等技术制备了纤维素纳米纤维;利用高速气流场模拟和实验验证等方法对其成形机理进行了研究,分析了溶液喷射纤维素纳米纤维的成形机理及其影响因     

铜氨离子络合竹浆纤维的抗菌性及反应条件研究

利用一定浓度的铜氨溶液处理竹浆纤维,使之形成铜氨离子络合竹浆纤维,并进行抗菌实验.通过改变铜氨溶液的反应浓度,在保证原有力学性能基本不变的前提下,确定尚不足以溶解纤维素的临界浓度;研究了反应时间和处理浴比等因素对铜离子结合量与络合平衡的影响.结果表明：竹浆纤维本身不具有抗菌性,经处理后的铜氨离子络合竹浆纤维具有很好的抗菌性;铜氨溶液处理浓度达到0.05 mol/L以上时,力学性能开始下降;铜离子结合量在初始阶段随着反应时间和浴比的增加而显著增大,但达到络合平衡以后变化不大.     

剑麻纤维脱胶处理的探究

采用生物-化学脱胶法对剑麻纤维进行脱胶处理。利用扫描电镜、单纤维强力仪、红外光谱仪和x射线衍射仪对脱胶后的剑麻纤维的形态结构、纤维基团、结晶性能和力学性能等进行表征和分析。结果表明:脱胶后的残胶率为5.93%,纤维素含量为61.78%,纤维素晶型没有发生改变,力学性能良好。     

改性软木纤维素在NaOH水溶液中的成膜性能研究

研制了一种新型的再生纤维素薄膜.通过对软木纤维素进行蒸气闪爆预处理,使其在4℃下可完全溶解于特定浓度的NaOH水溶液中,制得新型碱可溶纤维素/NaOH稀溶液体系,然后研究从此溶液体系中再生的纤维素薄膜的结构与形态的变化.从新型碱可溶纤维素/NaOH稀溶液中再生的薄膜具有较好的力学性能,且对环境无污染.     

经胶原蛋白处理的氧化棉性状比较

采用高碘酸钠对棉纤维进行选择性氧化制得氧化棉纤维,对比研究了胶原蛋白溶液处理对普通棉纤维和氧化棉纤维结构和力学性能的影响。结果表明,普通棉纤维经胶原蛋白溶液处理后产生失重;而氧化棉纤维经胶原蛋白溶液处理后增重,纤维表面变得光滑,纤维与胶原蛋白产生共价结合,热稳定性提高,力学性能略有降低。     

静电纺丝法制备聚丙烯腈／细菌纤维素复合纳米纤维研究

利用静电纺丝方法制备了聚丙烯腈／细菌纤维素复合纳米纤维．研究了溶液浓度、细菌纤维素含量对复合纳米纤维成形及吸水性能的影响．研究结果表明：随着溶液浓度的增加,静电纺丝产物由珠状结构纤维逐渐成为平滑纤维,上工平均纤维直径逐渐增大;随着细菌纤维素含量的增加,共混纺丝溶液的黏度增加,得到的复合纳米纤维直径也增加,同时其吸水性也有较大的提高．     

改性软木纤维素在NaOH水溶液中的成膜性能研究

研制了一种新型的再生纤维素薄膜．通过对软木纤维素进行蒸气闪爆预处理，使其在4℃下可完全溶解于特定浓度的NaOH水溶液中，制得新型碱可溶纤维素／NaOH稀溶液体系，然后研究从此溶液体系中再生的纤维素薄膜的结构与形态的变化．从新型碱可溶纤维素／NaOH稀溶液中再生的薄膜具有较好的力学性能，且对环境无污染．     

碳酸钠对黄铜矿与辉钼矿分散行为的影响机制

为了探明碳酸钠促进黄铜矿(CuFeS₂)和辉钼矿(MoS₂)分散的机制,采用沉降试验、溶液化学分析、红外检测、Zeta电位测试、DLVO理论分析等手段研究了碳酸钠(Na₂CO₃)对黄铜矿与辉钼矿分散行为的影响.沉降试验结果表明：黄铜矿、辉钼矿以及混合矿(黄铜矿与辉钼矿质量比为1∶1)的分散率受pH值与碳酸钠用量的影响,当未添加碳酸钠时,分散率随着pH值的升高而升高,但远小于理想状态(50%),表现出同相或异相凝聚行为;加入碳酸钠后,黄铜矿、辉钼矿及混合矿的分散率得到显著提升.黏度试验与浮选试验结果表明：碳酸钠可以显著降低铜钼实际矿的矿浆黏度,提高钼精矿的浮选指标.溶液化学分析、红外检测、Zeta电位测试与DLVO理论分析表明：碳酸钠主要通过溶液中CO■化学吸附在黄铜矿和辉钼矿表面,降低二者表面电位,增大二者同相或异相之间的静电斥力,从而达到改善分散效果的目的.     

黄麻、苎麻及棕榈纤维的聚集态结构与性能

通过扫描电镜、红外光谱、X射线衍射、热分析以及纤维强力测试,讨论和分析了黄麻、苎麻、棕榈纤维的聚集态结构、热学性能和力学性能.实验结果表明,这三种纤维的截面内均有孔隙,同时表面具有横节竖纹;它们的红外光谱图基本相似;苎麻纤维符合纤维素Ⅰ的特征,且结晶度最高;黄麻的耐热性能最好,其次是苎麻.纤维强力测试的结果表明,黄麻和苎麻的力学性能较好,符合复合材料对纤维力学性能的要求,而棕榈纤维不太适合做有高承载要求的复合材料的增强纤维.     

UV处理对改善Kevlar纤维粘结性的影响

采用UV处理Kevlar纤维以改善它与树脂基体间的界面粘结性能．研究了处理时间及光敏剂对处理效果的影响。同时,通过XPS和SEM技术研究Kevlar纤维表面化学组成和表面结构的变化，通过纤维断裂拉伸实验研究UV处理对纤维抗拉强度的影响。结果表明：UV处理对纤维的损伤较小．但表面极性基团增加，比表面积增大．从而提高了Kevlar纤维／UP树脂的界面粘结强度。通过UV处理，材料的拉剪强度可提高16．5％。     

丝瓜络纤维预处理及NMMO法制备再生膜研究

利用复合酶对天然丝瓜络纤维进行预处理,考察了温度、酶用量、复合酶比例对脱胶率与纤维素含量的影响,得出酶处理最佳工艺为温度55℃、酶用量0.72 g、m(果胶酶)∶m(漆酶)∶m(半纤维素酶)=1∶1∶1;酶处理去除了半纤维素和木质素,使单纤维分离.采用NMMO工艺制备丝瓜络纤维素膜,考察纤维素浓度、溶解温度、凝固浴温度对膜吸湿性能及表面形态的影响,利用SEM,FTIR,XRD,TG等方法对丝瓜络膜进行表征,结果表明:丝瓜络膜制备最佳工艺为纤维素浓度8%、溶解温度105℃、凝固浴温度40℃;随着纤维素浓度的增加,膜孔隙率逐渐变小,m(纤维素)为12%时膜表面非常致密;丝瓜络纤维素膜的特征峰为纤维素特征,其结晶构型为纤维素Ⅰ,膜的热稳定性不高.     

大麻纤维的蒸汽闪爆-化学联合脱胶工艺技术

为了克服化学法脱胶对环境污染严重和单一蒸汽闪爆法脱胶效果不太理想的弊端,探讨了蒸汽闪爆-化学联合脱胶技术.通过光学显微镜观察、化学成分分析、傅里叶红外光谱、X-射线衍射及不同温湿度下的吸湿回潮率测定等方法,对比分析了蒸汽闪爆-化学联合脱胶工艺与化学脱胶工艺这2种方法对大麻结构与性能的影响.测试结果表明:蒸汽闪爆-化学联合处理使大麻纤维表面变得洁净,纤维素含量比化学脱胶法的更高,达到88.587%;闪爆-化学联合脱胶后大麻纤维仍属纤维素Ⅰ结晶结构,结晶度降低;闪爆-化学联合脱胶提高了大麻纤维的吸湿性,其吸湿机理仍与其他纤维基本一致.     

Technora纤维的处理条件对其性能影响的探讨

研究了不同环境下的热处理、湿处理以及等离子处理对Technora纤维力学性能以及表面形态的影响,并初步探讨了其影响规律和机理.研究表明:在本实验测试范围内,经热处理后,Technora纤维的力学性能有一定程度的下降;湿处理时间对纤维的力学性能没有显著影响,随着湿处理温度的升高,纤维的断裂强度有所下降,而断裂伸长有小幅度的提高;等离子处理后,纤维表面有刻蚀,纤维的断裂强度和断裂伸长下降.     

酸碱和湿热条件对聚乳酸纤维强伸性能的影响

为了充分验证聚乳酸纤维优良的可降解性,本文测试分析了聚乳酸纤维在常温干态和湿态下的力学性能,并对比分析了经过酸碱处理以及湿热处理后聚乳酸纤维力学性能的改变。实验选用不同浓度的氢氧化钠溶液和硫酸溶液对纤维进行酸碱处理,并使用水浴加热法对纤维进行湿热处理。实验结果表明,聚乳酸纤维在经过碱性溶液或酸性溶液处理后,其力学性能发生明显衰减;经过湿热处理后,聚乳酸纤维的断裂强力显著下降,断裂伸长率明显增加,说明聚乳酸纤维具有优良的可降解性,是符合当前经济结构转型发展的一种新型绿色环保纤维。     

Technora纤维的处理条件对其性能影响的探讨

研究了不同环境下的热处理、湿处理以及等离子处理对Technora纤维力学性能以及表面形态的影响，并初步探讨了其影响规律和机理。研究表明：在本实验测试范围内，经热处理后，Technora纤维的力学性能有一定程度的下降；湿处理时间对纤维的力学性能没有显著影响，随着湿处理温度的升高，纤维的断裂强度有所下降。而断裂伸长有小幅度的提高；等离子处理后，纤维表面有刻蚀，纤维的断裂强度和断裂伸长下降。     

预处理方法提高木质纤维酶解转化率的研究

木质纤维原料中存在的半纤维素和木素会阻碍纤维素的酶解,从而降低纤维原料的酶解转化率。因此,在纤维素酶解之前,都要经过预处理,以破坏阻碍酶解糖化的生物质内在结构,解除半纤维素和木素对纤维素的保护,提高纤维素酶的可及性,从而提高纤维原料的酶解转化率。介绍了不同的预处理方法对纤维原料酶解转化率的影响,以及预处理工艺的研究现状和发展趋势。     

多孔微球/纤维复合聚苯乙烯膜表面浸润性研究

采用静电喷涂法,通过调节PS/THF溶液的浓度制备了不同表面结构的PS膜,并通过场发射扫描电镜和静态接触角测定仪对膜表面结构及表面浸润性进行了研究。结果表明,PS/THF溶液的浓度是影响PS膜表面形貌的重要因素,而固体表面的化学组成和微观几何结构对固体表面浸润性起着重要的作用。在PS/THF溶液的质量分数为1%和10%条件下制得的PS膜表面,分别具有平滑和无孔微球与纤维复合的结构,表面接触角分别为96.2°和98.7°,具有疏水特性;而质量分数为5%时所制备的膜表面,具有多孔状的微米颗粒与纳米纤维相复合的粗糙结构,表面接触角高达153°,具有超疏水特性。此外溶剂的挥发性和极性也对表面形貌的变化也起着重要的作用。