纤维素功能化研究的新进展 Ⅲ.纤维素的功能化方法

文章是《纤维素功能化的研究新进展Ⅰ.氧化功能化改性;Ⅱ.纤维素功能化的新型溶剂》的续篇,介绍近年来在纤维素功能化方面的研究进展,主要涉及纤维素的功能化方法,重点介绍了纤维素的各种酯化途径及其机理。     

纤维素功能化研究的新进展 Ⅱ.纤维素功能化的新型溶剂

文章是《纤维素功能化的研究新进展Ⅰ.氧化功能化改性》的续篇,介绍近年来在纤维素功能化方面的研究进展,主要涉及纤维素的新型溶剂及溶解机理。     

再生纤维素纤维的功能化

纤维素大分子每个Ｄ－葡萄糖单元上有三个羟基,整个大分子具有极大的刚性,与合成纤维高分子化合物相比,它具有可开发的高功能性。介绍了纤维素的功能性特点及部分具有功能性的纤维素纤维纺织品。     

纤维素基表面活性剂及功能化改性的研究进展

纤维素基表面活性剂由于原料丰富、易生物降解和使用安全等众多优点,使其逐渐引起了人们的关注。文章综述了纤维素基表面活性剂的研究进展,着重介绍了纤维素的溶剂体系和纤维素的功能化改性,包括接枝长链烷基、含碳氟基团以及双亲链段等纤维素表面活性剂。     

功能化纳米纤维素气凝胶应用研究

综述了纳米纤维素气凝胶的功能化方式以及功能化后的纳米纤维素气凝胶在吸附、电池、隔热阻燃和生物医学领域的应用,就功能化纳米纤维素气凝胶存在的问题进行探讨,并对其未来发展前景做出了展望。     

原子转移自由基聚合法接枝改性纳米纤维素及其功能化应用

纳米纤维素不仅具有天然纤维素的基本结构和特性,还具有纳米粒子的独特性能,使其成为众多领域的研究热点。然而,由于纳米纤维素表面存在丰富的羟基,导致表面化学性质单一,需要对其进行化学改性拓宽应用领域。原子转移自由基聚合法(ATRP)能够对纳米纤维素表面进行接枝改性,从而赋予纳米纤维素多样化的功能特性,是纳米纤维素高值化应用的重要方法。本文首先总结了传统ATRP法以及四种新型ATRP法在纳米纤维素表面接枝改性中的应用进展;随后介绍了ATRP法在纳米纤维素端基接枝改性中的应用进展;然后分别介绍了ATRP改性的纳米纤维素接枝共聚物在纳米复合增强、智能响应、环保和生物医疗等领域的应用研究;最后总结了ATRP法改性纳米纤维素存在的难点,并展望了未来ATRP法在纳米纤维素接枝改性领域的发展趋势。     

木质纤维素复合生物质薄膜材料的功能化应用研究进展

为了解决传统石油基高分子薄膜不可降解等问题,纤维素、淀粉、壳聚糖等生物质薄膜材料因其具有绿色可降解性等优点而备受关注并展现出良好的发展前景。但生物质薄膜往往存在强度低、耐水性差等问题,限制了其进一步发展及功能化应用。本文综述了以木质纤维素作为添加剂增强生物质薄膜的力学强度、防水性、紫外屏蔽等性能的研究进展,重点探讨了不同结构性质的木质素和不同尺度的微纳米木质纤维素对生物质薄膜性能的影响,并进一步综述了木质纤维素复合生物质薄膜材料在包装材料、电极材料以及催化材料领域中的功能化应用研究进展。分析并展望了木质纤维素复合生物质薄膜在制备及功能化方面的优势、不足以及发展方向,以期为采用木质纤维素改良生物质薄膜的研究提供借鉴。     

纤维素纳米晶的制备、改性及功能化应用

简要分析了纤维素纳米晶的制备过程、改性方法,综述了纤维素纳米晶在生物医疗、水处理、能源电子以及其他领域的功能化应用,并展望了其作为可持续发展的纳米材料的未来应用前景。     

医用可吸收止血材料的功能化改性研究进展

介绍了国内外常用的生物医用可吸收止血材料(包括氧化纤维素或氧化再生纤维素、纤维素醚、壳聚糖、纤维蛋白胶等)的功能化改性及其应用,并对这些止血材料负载凝血酶、钙离子、多聚磷酸盐等的促凝血改性、与各种抗菌药物结合的抗菌改性和其他改性分别进行了介绍;最后对生物医用可吸收止血材料的功能化改性发展趋势进行了总结和展望。     

磺酸功能化MIL-101(Cr)固体酸催化降解纤维素为葡萄糖

以葡萄糖为原料,发烟硫酸为磺酸化试剂,MIL-101(Cr)为载体制备了碳基磺酸化固体酸催化剂C-SO_3H/MIL-101(Cr)。通过SEM、酸碱滴定、FT-IR和XRD等手段对催化剂进行表征;并考察了其催化降解纤维素为葡萄糖的水解反应性能。结果表明,磺酸化48 h的C-SO_3H(48)/MIL-101(Cr)固体酸催化剂能高效降解纤维素水解为葡萄糖,在反应温度140℃和反应时间12 h下,纤维素转化率达到91.7%,葡萄糖选择性为78.9%。同时催化剂稳定性较好,重复使用一次后,纤维素转化率降至85.3%。对催化剂活性下降原因进行探讨,结果表明,催化剂失活是由于在反应过程中催化剂表面磺酸基团脱落所造成的。     

不同预处理条件下纤维素的结构变化及其在DMAc/LiCl中的溶解

介绍了乙二胺、氢氧化钠和高温等三种不同的纤维素预处理方法。研究预处理后纤维素的结构变化,讨论预处理过程中的转化机理,并通过X射线衍射对纤维素结晶度的变化进行表征,证明乙二胺预处理后纤维素的结晶度下降最大。纤维素经过预处理后可以溶解在DMAc/L iC l中,讨论其溶解机理,通过对比三种预处理纤维素的溶解性能,表明经过乙二胺预处理之后的纤维素在DMAc/L iC l中溶解性能最好,氢氧化钠预处理的纤维素次之,高温预处理的纤维素溶解性能相对较差。     

不同预处理条件下纤维素的结构变化及其在DMAc／LiCI中的溶解

介绍了乙二胺、氢氧化钠和高温等三种不同的纤维素预处理方法。研究预处理后纤维素的结构变化，讨论预处理过程中的转化机理，并通过X射线衍射对纤维素结晶度的变化进行表征，证明乙二胺预处理后纤维素的结晶度下降最大。纤维素经过预处理后可以溶解在DMAc／LiCI中，讨论其溶解机理，通过对比三种预处理纤维素的溶解性能，表明经过乙二胺预处理之后的纤维素在DMAc／LiCI中溶解性能最好，氢氧化钠预处理的纤维素次之，高温预处理的纤维素溶解性能相对较差。     

Molecular Structure and Electrical Insulating Properties of Grafted and Cyanoethylated Cellulose

Abstract

Cyanoethylation of cellulose and Grafting of cellulose (bleached viscose wood pulp (VWP)} & cyanoethyl cellulose are carried out. The nitrogen content of these cellulose derivatives is determined. Grafted cyanoethyl cellulose has the highest nitrogen content (12.5%). FT/IR spectra of these derivatives showed a new band at 2225cm^?1 in the spectra of cyanoethyl and grafted cellulose which is the characteristic band for -C ═ N stretching vibration. Also, a new band appeared at 1720cm^?1 in case of grafted cyanoethyl cellulose, which is the characteristic band for C ═ O stretching vibration. The crystallinity index (A 1435/A 900 cm^?1) of cyanoethyl cellulose is lower than that in case of cellulose and grafted cellulose. The thermal study shows three endothermic peaks for grafted cyanoethyl cellulose while as cellulose, grafted and cyanoethyl cellulose has one endothermic peaks. The dielectric properties depend on the nitrogen content. These observations are closely correlated with the structure of the products such as types of side groups and the interaction between them.     

纤维素结构研究的进展

本文综述了国内外文献中关于纤维素结构研究从一级分子链构型、二级晶胞结构到三级超分子结构的进展,尤其介绍了当今研究纤维素晶体填充形式及分子链极性中所使用的最新方法和得到的结果。同时指出目前纤维素结构研究的热点。     

Crystalline Structure of Microbial Cellulose Compared with Native and Regenerated Cellulose

Microbial cellulose is a chemically pure form of plant cellulose with an ultrafine reticulated structure. In this study, microbial cellulose was biosynthesized in a static condition by acetobacter xylinium (Gluconacetobacter xylinus) of three different mono- and disaccharides, and its crystallinity structure was investigated and compared with each other and also with the crystalline structure of cellulose existing in cotton and ordinary viscose rayon fibers. According to the results, the cellulose production efficiency of monosaccharide (glucose) was higher than that of disaccharides (lactose and sucrose). The crystalline structures of all biosynthesized cellulose were cell I and their dominant allomorphs were I(alpha), contrary to native cellulose, which was I(beta). The crystallinity amount of microbial cellulose was less than 10-15% of cotton and greater than 9% of viscose.     

纤维素化学研究进展

为了研究当前纤维素化学发展现状,综述了纤维素超分子结构及其成因,介绍了纤维素自组装的结构模型,讨论了纤维素的多种原材料（细菌纤维素、人工化学合成纤维素、棉花、木材、禾草植物、韧皮纤维以及农业废弃物）,着重介绍了细菌纤维素的制备与商业用途以及人工化学合成纤维素,综述了目前纤维素化学研究的热门课题：选择性取代、新纤维素溶剂、纤维素的预处理、纤维素衍生物以及纤维素功能材料的发展现状、再生纤维的研究发展现状、纳米纤维素的制备与表面化学改性.选择适宜的原材料,对天然纤维素进行可控物理、化学结构设计,从而可以制备特殊功能的精细化工产品.纤维素化学是21世纪可持续发展的化学工程研究的重要课题之一.     

A preliminary study for fiber spinning of mixed solutions of polyrotaxane and cellulose in a dimethylacetamide/lithium chloride (DMAc/LiCl) solvent system

Polyrotaxane fiber and polyrotaxane/cellulose blend fibers were prepared by wet-spinning of the polyrotaxane or polyrotaxane/cellulose blend solution dissolved in the new solvent system, i.e. dimethylacetamide/lithium chloride (DMAc/LiCl), into methanol and a subsequent annealing. In the resultant polyrotaxane/cellulose fiber, some undissolved rodlike cellulose microcrystals were oriented along with the fiber axis, resulting in formation of nanocomposite-like structure. From tensile measurements, it was found that the Young's modulus and tensile strength of the fibers with polyrotaxane/cellulose ratio of 1:1 and 2:1 were higher than those of the pure cellulose fiber. Although the mechanical properties of the fiber with polyrotaxane/cellulose ratio of 4:1 and the pure polyrotaxane fiber were lower than those of the pure cellulose fiber, these fibers showed significantly large strain at break (up to 90% strain), presumably due to the sliding of the cyclodextrin rings of the polyrotaxane in the fibers.     

酸处理后纤维素分子结构的显微红外光谱分析

摘要：应用显微红外光谱技术分析了经不同浓度硫酸处理后纤维素分子结构的变化,通过对红外特征谱带吸光度和位置的分析,证实经酸处理后纤维素的分子结构发生了变化。当硫酸质量分数达到15％时,纤维素分子链遭到严重破坏。由此可见,应用显微红外光谱可以准确地对纤维素分子结构变化进行分析和表征。     

纤维素/NMMO溶液及其薄膜的制备与性能研究

以水质量分数为13.3%的N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)为溶剂溶解棉浆粕,制备质量分数为5%～11%的纤维素/NMMO溶液。将所得溶液制备纤维素薄膜,考察了纤维素/NMMO溶液的稳定性,研究了凝固浴温度和组成对纤维素薄膜的成膜性、断面形态及力学性能的影响。结果表明:纤维素/NMMO溶液随着浓度增大,其粘度先增大后减小,再急剧上升;纤维素/NMMO溶液在玻璃介质中稳定性较好,微量Cu~(2+),Fe~(3+)等杂质存在时,其稳定性显著下降;纤维素薄膜随凝固浴温度升高,其透明性、拉伸强度和断裂伸长率均下降;相对于水,含有乙醇和NMMO的凝固浴能减缓双扩散的速度,使纤维素薄膜的拉伸强度略有提高,断裂伸长率出现不同程度下降。     

Solubility of bacterial cellulose and its structural properties

Based on experiments conducted, it has been found that bacterial cellulose, like spruce cellulose, is soluble in an aqueous NaOH solution with the concentration of 8.5% at a temperature of −5°C if the polymerization degree of the cellulose does not exceed 400. When 1% of urea is added to the NaOH solution, the solubility of cellulose increases; and, in this solvent, bacterial cellulose may be dissolved so long as its polymerization degree is below 560. The results of these experiments are of great practical importance since they point to the possibility of the preparation of cellulose spinning solutions suitable for fiber formation. © 1998 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 67:1871–1876, 1998