芳纶/纤维素纳米纤维复合过滤材料的制备及性能

以二亚基亚砜/氢氧化钾(DMSO/KOH)为溶剂溶解芳纶纤维,采用溶液相分离法制备芳纶纳米纤维。采用高压静电纺丝技术制备醋酸纤维,再将醋酸纤维水解,得到纤维素纳米纤维。将芳纶纳米纤维溶液涂覆在纤维素纳米纤维上形成复合膜过滤材料。结果表明,涂覆芳纶纳米纤维溶液后的纤维素纳米纤维具有良好的强度,对粒径为100nm的Fe3O4过滤效果基本达到100%,这将在过滤领域发挥着巨大的潜力。     

静电纺丝制备大豆皮醋酸纤维素纳米纤维条件优化的研究

以大豆皮纤维素为原料,制备醋酸纤维素,并采用静电纺丝制备纳米材料。通过对纺丝溶液溶剂、纺丝溶液浓度、纺丝距离、纺丝电压进行单因素试验的基础上,以SEM观察纤维直径大小并进行结构统计分析,进行正交试验,得到电纺大豆皮醋酸纤维素最佳工艺条件为:纺丝溶液溶剂为丙酮∶DMAc=2∶1、纺丝溶液质量分数为19%、纺丝距离为10cm、纺丝电压为23kV,纺丝纤维平均直径达到923nm。采用大豆皮纤维素制备的大豆皮醋酸纤维素可电纺为良好的纳米纤维材料。     

复合静电纺超细聚丙烯腈纳米纤维的制备

为获得比常规静电纺丝纤维直径更细的聚丙烯腈（PAN）纳米纤维,采用复合静电纺丝方法制备了聚丙烯腈/醋酸丁酸纤维素（PAN/CAB）复合纳米纤维,再溶解掉复合纳米纤维中的CAB组分,得到超细PAN纳米纤维并对其进行氨基化改性后用于吸附直接红23（DR23）染料。研究了PAN和CAB的混合比例、纺丝溶液质量分数和纺丝液挤出速度3个因素对所得ＰＡＮ 纳米纤维直径的影响,并比较了常规静电纺和复合静电纺制备出的PAN纳米纤维改性后的染料吸附量。实验结果表明：该方法制得的PAN纳米纤维的平均直径在50~80 nm范围内,其中当PAN和CAB的质量比为15:85、纺丝溶液质量分数为15%、纺丝液挤出速度为1.5 mL/h、纺丝电压为10 kV、接收距离为20 cm时,得到的PAN纳米纤维的平均直径为50 nm;改性后纳米纤维对DR 23的平衡吸附量达833mg/g。     

静电纺丝工艺参数对制备聚丙烯腈纳米纤维的影响

用静电纺丝方法纺制聚丙烯腈（PAN）纳米纤维毡,通过扫描电镜来观察纤维的直径及其形态,研究了纺丝液浓度、溶液挤出量、静电电压、接收距离等参数对纤维直径及形态的影响,实验表明纺丝液浓度、静电电压、接收距离等对纺丝效果有明显影响,溶液挤出量对纺丝效果无明显影响。     

钇稳定氧化锆（YSZ）基纳米纤维的制备

本研究通过在静电纺丝前驱体溶液中加入一定比例的聚乙烯吡咯烷酮和不同比例的氧化钇掺杂氧化锆,探究钇稳定氧化锆（YSZ）基纳米纤维制备的外界影响因素、溶液配方对纺丝所得纤维的影响和YSZ基纳米纤维制备的最佳浓度,以探求性能更加优异的纳米纤维薄膜。     

静电纺芳纶纳米纤维膜的制备及其过滤性能

为获得高效低阻的过滤材料，以间位芳纶为原料，采用静电纺丝的方法，通过对纺丝溶液和纺丝工艺的优化制备芳纶纳米纤维空气过滤材料，并研究纳米纤维的形貌和直径、纳米纤维膜的过滤性能和热稳定性能。结果表明：当纺丝溶液溶质的质量浓度为8%、纺丝电压20 kV、进液流量0.3 mL/h、接收距离15 cm时，可制备得到纤维平均直径约为50 nm的纳米芳纶纤维过滤材料；当纺丝时间为5 h时，其过滤效率可达到99.5%,阻力仅为123.8 Pa,去除静电处理后过滤效率依然可以达到89.4%。此外，制备的芳纶纳米纤维过滤材料具有优良的热稳定性和尺寸稳定性，在耐高温高效过滤领域具有应用前景。     

静电纺丝法制备醋酸纤维素纳米纤维工艺探究

本文以DMF为溶剂,对静电纺丝制备醋酸纤维素纳米纤维的影响因素进行探讨,研究温度、电压、浓度及接收距离对纳米纤维形貌和直径的影响,并与传统相转化法制备的醋酸纤维素膜进行了对比。结果表明:以DMF为溶剂,当纺丝液浓度为30%、电压为17.5 kV、温度为40℃、接收板距离为20cm时,可以静电纺丝制得直径200nm的纳米纤维,比相转化法制备的薄膜有更大的孔隙率,更适宜作支撑层。在本实验设定的静电纺丝基本参量范围内,醋酸纤维素溶液的浓度越大,纤维直径越大;接收距离越大,纤维直径也越大,而且容易产生纺锤状纤维;电压越大,纤维直径越小;温度对纤维直径影响不大。     

聚丙烯腈/醋酸纤维素/TiO2复合纳米纤维膜的制备及其光催化降解性能

为研究碱改性前后复合纳米纤维膜的光催化降解性能,首先利用静电纺丝技术制备聚丙烯腈/醋酸纤维素/二氧化钛(PAN/CA/TiO₂)复合纳米纤维膜,依次用0.05、0.10 mol/L的氢氧化钠溶液对其进行碱处理,制得聚丙烯腈/再生纤维素/二氧化钛(PAN/RC/TiO₂)复合纳米纤维膜,并应用于染料废水处理。借助扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪及接触角测量仪等手段表征了复合纳米纤维膜的结构与亲水性;同时研究了复合纳米纤维膜的力学与光催化降解性能。结果表明:经碱处理后,复合纳米纤维膜的静态接触角由125.30°减小到10.20°,亲水性能得到很大的改善;PAN/RC/TiO₂复合纳米纤维膜对亚甲基蓝(MB)溶液的降解率达到91.2%,而空白对照样对MB溶液的降解率仅为10.1%,且重复使用3次后,复合纳米纤维膜对MB溶液的降解率仍达74.7%。     

豌豆分离蛋白-普鲁兰多糖共混溶液性质及静电纺丝纳米纤维形貌的研究

为制备基于天然聚合物(蛋白质、多糖)静电纺丝纳米纤维,本文将豌豆分离蛋白和普鲁兰多糖以质量比1:1混合制备共混溶液,研究共混溶液的浓度(10.0%~25.0%,w/v)对共混溶液性质及静电纺丝纳米纤维形貌结构的影响。通过测定共混溶液的性质(包括pH、表面张力、电导率以及表观粘度)以及静电纺丝纳米纤维的微观结构,来确定最佳的共混溶液浓度。结果表明,不同浓度的共混溶液pH基本维持中性范围内,表面张力在37~47 mN/m范围内波动,随着共混溶液浓度的增加,其电导率显著降低(P<0.05),而且表观粘度显著增加(P<0.05)。与此同时,当共混液浓度大于20.0%时,才开始形成静电纺丝纳米纤维,其中以22.5%和25.0%的共混液制备出的静电纺丝纳米纤维具有形貌良好和直径均匀的特征。     

静电纺丝法制备木质素基纳米纤维

以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,对不同比例的乙酸木质素（AAL）与聚乙烯吡咯烷酮（PVP）混合溶液,AAL与聚丙烯酸酯（polyacrylate）混合溶液,AAL与聚乙烯醇（PVA）混合溶液三种溶液体系进行静电纺丝。用扫描电子显微镜观察了纳米纤维的表面形貌。结果表明：AAL与PVA混合溶液通过电纺不能得到纳米纤维。通过电纺可以得到直径均匀、表面光滑的AAL与PVP混合纳米纤维,AAL与聚丙烯酸酯混合纳米纤维,并且AAL含量的增加对混合纳米纤维的直径和表面形貌没有明显的影响。进而对单一AAL的静电纺丝进行了研究,分别研究了THF,DMF,乙酸等不同的溶剂体系,发现只有以乙酸为溶剂才能电纺成纤。     

亚麻分层纳米纤维素的制备及其增强热电复合材料性能

为从天然亚麻纤维中制备出分层纳米纤维素(即纤维素纳米纤维(CNF)与纤维素纳米晶(CNC)共存),并对其制备方法进行优化完善,提出将亚麻纤维在特定浓度的氢氧化钠溶液中碱化处理后,再进行四甲基哌啶氮氧化物(TEMPO)介导的三元氧化和机械处理的联合处理方法。然后将亚麻CNF与石墨烯复合制备CNF/石墨烯复合薄膜并研究亚麻CNF增强热电复合材料的性能。结果表明:碱化预处理使亚麻纤维直径变细,长度变短,半纤维素被脱除,是生成不同尺寸CNF的重要步骤;随着氢氧化钠用量在0~18%范围内的增加,所得CNF悬浮液的光透过率从3.7%增加到95.1%;CNF/石墨烯复合膜表现出最高功率因子,为8.0×10 ^-3 μW/(m·K ²),表明复合薄膜具有热电性能。     

碱处理对木棉纤维结构及性能的影响

采用质量浓度分别为4、6、8、10、12 g/L的Na OH溶液对木棉纤维进行处理,对比分析了不同质量浓度碱处理对木棉纤维的表面形态、质量损失率、力学性能、浸润性能、热性能以及化学组成等结构及性能的影响。结果表明:碱处理可去除木棉纤维表面的胶质,是纤维素的净化过程;经过适当质量浓度的碱处理,木棉纤维的断裂强力、浸润性能均有所增加,但当碱液质量浓度增加到一定范围时,木棉纤维的断裂强力、浸润性能会出现下降;碱处理对纤维素的热稳定性影响不大。     

碱预处理对制备微晶纤维素的影响

为了加快酸水解制备微晶纤维素(Microcrystalline cellulose,MCC)时酸液的渗透效率,提高酸水解反应在纤维素纤维细胞壁内的区域反应均匀性,从而提升MCC的质量。本研究采用NaOH溶液对针叶木溶解浆进行有限润胀预处理,并通过激光粒度分析仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)及热重分析仪(TGA)等对MCC的各项质量指标进行检测,探究了碱预处理对酸水解制备MCC的影响。结果表明,在最佳NaOH质量分数(9%)预处理后,MCC平均粒径由52.1μm降低至41.8μm,粒径分布更加集中,MCC结晶度基本保持不变;碱预处理对纤维素纤维及MCC化学结构和热稳定性均无明显影响。     

中空聚酯短纤维耐碱性及其力学性能分析

为了分析中空聚酯短纤维与天然纤维纤维混纺织物进行碱精练加工的可行性,研究了氢氧化钠质量浓度、处理时间和温度对纤维中空结构与失重率的影响,并分析了失重率与力学性能之间的关系。研究结果表明,氢氧化钠处理条件控制适当,聚酯纤维的中空结构不会受到显著破坏,其耐碱性基本可以满足天然纤维素纤维碱精练加工的要求;氢氧化钠质量浓度、处理温度和时间对纤维失重率均有显著的影响,其中处理温度的影响最大;断裂强力随失重率的增大而逐渐降低,失重率超过6%时尤为显著。     

基于消晶活化预处理法的高取代度羧甲基纤维素制备

采用消晶活化预处理的方法,制备出了取代度高达1.72的羧甲基纤维素（CMC）。实验研究了水用量、反应温度、反应时间、消晶活化法预处理NaOH浓度(活化碱浓度)对产品取代度的影响,并通过SEM及XRD对消晶活化反应中NaOH的浓度深入分析,测试了产品的性能。结果表明,反应适宜的用水量为8～10mL,控制反应温度在65～75℃,反应时间3h为宜;纤维素经浓NaOH溶液处理后发生溶胀,且NaOH的浓度越高,纤维素的溶胀越剧烈、结晶度越低,反应活性越高,CMC的取代度越高,最佳的NaOH浓度为500～600 g/L;3%含固量的CMC粘度在30r/min下高达35000 mPa?s;溶液粘度在pH=6～10范围内变化不大,具有良好的耐酸碱和硬水能力;所配溶液存放2周后,粘度变化不大,具有良好的贮存稳定性。     

纤维素纳米纤丝气凝胶制备及其对亚甲基蓝的吸附性能

针对印染废水中的亚甲基蓝(MB)吸附问题,以水稻秸秆纤维素纳米纤丝(CNF)悬浮液为原料,通过冻融凝胶、叔丁醇溶剂置换、液氮冷冻干燥制得CNF气凝胶,对其形态结构进行表征,并研究其对MB的吸附性能;考察了吸附剂用量、溶液pH值的影响,并利用吸附动力学和吸附等温线模型对吸附机制进行探讨分析。结果表明:叔丁醇冷冻干燥得到的CNF气凝胶内分布着大量由直径6~26 nm的蛛丝状纤丝构成的三维网络结构,其比表面积为52.25 m²/g,平均孔径为28.82 nm,是多孔材料;准二级动力学模型和Freundlich吸附等温线模型能更好地描述CNF气凝胶对MB的吸附过程,计算得到理论最大吸附量为196.08 mg/g。     

低温碱尿素法制备纤维素纤维的研究进展

纤维素是最有可能大规模替代石油的资源,但是纤维素的特殊结构导致其难以溶解在普通溶剂中,也不能熔融纺丝,极大地限制了这类强极性高分子的工业发展, 因此纤维素纤维的高效绿色制备新方法成为国际研究热点。在我国张俐娜院士发明的低温碱尿素水溶液直接溶解纤维素新方法的基础上,我们在对这一新技术进行了纺丝工程研究,分别包括间歇式、连续式以及连续式原位化学改性。工程实验证明将双螺杆应用于纤维素的溶解,利用双螺杆挤出机的强剪切力可以明显提高纤维素的溶解效率,提高纤维素的溶解度,提高溶液均匀性并延长纺丝液凝胶时间,从而实现纤维素纺丝液的高浓度连续稳定纺丝。     

Effect of High Pressure Homogenization Treatment on Structure and Properties of Soybean Residue Cellulose Nanofibers

To reduce the adverse effects of non-cellulose materials on subsequent homogenization, the effects of a high-pressure homogenization treatment on the structure and properties of cellulose nanofibers (CNF) prepared by acid treatment of soybean residue were studied. The effects of the number of homogenization step on the microfibrillation degree, crystalline structure and mechanical properties of the soybean residue were analyzed by SEM, FT-IR, XRD, TG and DTG. The results showed that an increase in the number of homogenization steps led to an increase in the degree of microfibrillation, a more uniform distribution of the CNF diameter, and an increase in the crystallinity of CNF. However, but when the number of homogenization steps exceeded 15, the rate of change decreased, and the crystallinity of CNF decreased. As the number of homogenization steps increased, the average degree of polymerization and average molecular weight of CNF decreased continuously, and after 15 homogenization steps, their rate of change also decreased. Therefore, 15 steps of high-pressure homogenization represented a suitable number of steps to prepare the soybean residue CNF with an average diameter of 15 nm.     

大米谷蛋白的碱致变性和结构表征

为探究强碱处理大米谷蛋白结构和性质的变化规律,利用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)、差示扫描量热法、表面疏水性分析、扫描电子显微镜观察、脱酰胺分析等方法表征碱处理大米谷蛋白的结构变化,以溶解性、乳化性、起泡性为指标表征其性质变化。SDS-PAGE和差示扫描量热分析结果表明,当NaOH溶液浓度大于等于0.08 mol/L时,谷蛋白发生完全变性,亚基明显降解,并且形成大分子聚集物;当pH≥12.0时,谷蛋白溶解度显著提高,pH值为13.0时溶解度达到80%;NaOH溶液浓度大于等于0.1 mol/L时造成大米谷蛋白脱酰胺,分子中谷氨酸含量明显增加,并且溶解性、表面疏水性和脱酰胺度具有相关性;扫描电子显微镜观察结果表明碱处理导致大米谷蛋白解聚,结构变松散;碱处理改善了大米谷蛋白乳化性和起泡性,以0.5 mol/L NaOH溶液处理120 min为最佳,过度碱处理会破坏谷蛋白乳化能力和起泡能力。碱处理改变了谷蛋白结构,从而改善了谷蛋白溶解性、乳化性和起泡性,使其有望在食品或相关领域中得到有效利用。     

大麻纤维在氯化锂/N,N-二甲基乙酰胺溶解体系中的溶解特性

为提高大麻纤维溶解性能,对大麻纤维进行氢氧化钠预处理和氯化锂/N,N-二甲基乙酰胺（LiCl/DMAc）溶解处理。用质量分数为18%的氢氧化钠在60℃处理大麻纤维1～4h,然后将预处理后的大麻纤维在不同温度（70、80、95℃）下溶解于质量分数为10％的LiCl/DMAc溶解体系。用扫描电镜、红外光谱仪 和 X 射线衍射仪对溶解前后的大麻纤维进行表征,测试溶解后溶液黏度值。结果表明：氢氧化钠预处理后纤维素的晶型由纤维素Ⅰ转变为纤维素Ⅱ;溶解温度升高,大麻纤维溶解性增强,95℃条件下,预处理2h和3h的大麻纤维在10%LiCl/DMAc溶解体系中能够完全溶解,溶解质量分别为1.0～1.2g和1.2～1.5g;预处理3h的大麻纤维/LiCl/DMAc溶液黏度值更大,溶液稳定。