冻干保护剂对纤维素纳米纤维气凝胶的影响

以漂白针叶木浆为原料,通过TEMPO氧化法制得纤维素纳米纤维(CNF),再经冷冻干燥制得低密度、高比表面积及高压缩强度的CNF气凝胶。针对CNF气凝胶强度较低并且孔径分布不均的问题,本研究采用在CNF悬浮液中加入不同种类的冻干保护剂(山梨醇、甘露醇及蔗糖)的方法,达到缩小气凝胶孔隙结构,增强气凝胶压缩强度的效果。使用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面和孔径分布分析仪、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FT-IR)和热重分析仪(TG)等对其结构及性能进行表征。结果表明,加入冻干保护剂(山梨醇、甘露醇及蔗糖)后,制得的CNF气凝胶尺寸均一,直径为10~20 nm;气凝胶孔隙分布趋于均匀,压缩强度显著提高。此外,冻干保护剂的加入不会对CNF气凝胶的晶型结构及热稳定性产生影响。     

不同纤维原料对羧乙基微纤化纤维素膜性能的影响

采用6种不同的纤维原料（漂白硫酸盐阔叶木浆、漂白硫酸盐竹浆、漂白硫酸盐针叶木浆、棉短绒浆、漂白针叶木化学机械浆和玉米芯纤维素）经羧乙基化预处理和机械研磨制备了微纤化纤维素（Microfibrillarized cellulose,MFC）,并通过涂布法制备了MFC膜。探讨了原料羧基含量、研磨程度和原料种类对MFC及其膜性能的影响。结果表明,随着预处理后漂白硫酸盐阔叶木浆羧基含量的增加,MFC的保水值由98%增加到538%,MFC膜的孔隙率由37%下降至19%。当羧基含量为0.8 mmol/g时,MFC膜的抗张强度最高,达53 MPa。另外,随着研磨程度（次数）的增加,所得MFC纤丝化程度提高,MFC膜的强度先升高后降低,最高值为75 MPa。在最优的羧乙基化预处理条件和研磨程度下,由6种不同纤维原料制备的MFC膜中,漂白硫酸盐竹浆所得MFC膜的强度最高,为84 MPa,其孔隙率为25%。     

酸水解和酶水解对纤维形态结构的影响研究

分别采用盐酸和纤维素酶对漂白针叶木浆进行水解,制得酸水解纤维素和酶水解纤维素,通过分析比较水解后纤维素在聚合度、粒径、微观形态以及理化性能上的区别,研究这两种方法制备的纤维素在形态、结构、性能上的差异。结果表明,漂白针叶木浆经盐酸在高温下水解1 h,纤维素聚合度下降到200左右,纤维平均长度下降到0.1~0.2 mm,经机械粉碎后呈椭圆形颗粒状,平均粒径27.49μm;漂白针叶木浆经纤维素酶水解24 h后,纤维素聚合度降低到700左右,纤维平均长度也下降到0.1~0.2 mm,经机械粉碎后呈棒状颗粒,平均粒径38.77μm。酸水解纤维素较酶水解纤维素具有较大的表观密度、持水力以及较好的流动性。     

漂白化学桉木浆的掺入对硅酸钙板物理性能的影响

本研究主要探讨了在制备硅酸钙板过程中掺入漂白化学桉木浆对其物理性能的影响。结果表明,与空白样(只添加未漂硫酸盐针叶木浆)相比,当漂白化学桉木浆纤维添加量为20%(替代未漂硫酸盐针叶木浆比例)时,硅酸钙板弯曲强度为17.3 MPa,提高了0.2 MPa;抗冲击强度由9.5 kJ/m²提高至10.5 kJ/m²,提高了10.5%;层间结合强度为1.54 MPa,也有小幅提升;孔隙率和吸水率达到最佳平衡点。此外,扫描电子显微镜和红外光谱分析表明,掺入漂白化学桉木浆对硅酸钙板的物理性能和微观晶型无明显负面影响。     

未漂硫酸盐浆纤维表面的Fenton氧化处理作用研究

采用羧甲基纤维素(CMC)负载Fe~(2+)催化剂的方法对未漂硫酸盐针叶木浆纤维表面进行Fenton氧化处理,利用场发射扫描电子显微镜(ESEM)和紫外可见分光光度计(UV-Vis)分析确定了CMC-Fe~(2+)复合催化剂在纸浆纤维表面的吸附状态;通过对纤维形态、比打浆能耗、零距抗张强度和抗张指数进行分析,探讨了纤维表面Fenton氧化处理对纤维素聚合度、打浆过程中的纤维形态变化、纤维自身强度变化以及对比打浆能耗和浆张抗张指数的影响。结果表明,经CMC-Fe~(2+)复合催化剂催化氧化的纸浆,纤维素平均聚合度略微下降,在基本不影响纤维形态和自身强度的条件下,与未经处理的原浆相比,打浆8000转时,比打浆能耗下降9%;打浆能耗为2633 kWh/t时,浆张抗张指数提高6.9%。     

纳米纤维素复合气凝胶超级电容器的制备与性能

以纳米纤维素(NFC)、还原氧化石墨烯(RGO)及聚苯胺(PANI)为原料,利用冷冻干燥技术制备出多孔性纳米纤维素NFC复合气凝胶电极材料。通过调控NFC的羧基含量及冷冻温度,可对复合气凝胶的孔径分布及比表面积进行优化从而提高其导电性能,最后以聚乙烯醇/硫酸(PVA/H2SO4)为电解质,制备了NFC复合气凝胶超级电容器。结果表明:随着羧基含量的增加,NFC纤维间的氢键作用逐步增强使得形成交联网络更为紧密,制备的复合气凝胶孔隙尺寸变小且比表面积增大,其导电性能和电化学性能得到进一步的提升;冷冻温度直接影响形成的冰晶的尺寸大小和数量,低温冷冻制备的气凝胶孔隙数量较多且比表面积较大,形成的三维导电网络更为完整,具有良好的导电性能和电化学性能。当NFC的羧基含量为1.69 mmol/g及冷冻温度为-40℃时,复合气凝胶的比表面积为155.8 m2/g,组装的超级电容器在电流密度为0.5 A/g下其比电容为402 F/g。     

纸浆纤维的改性及其用于口罩滤材的制备性能研究

以漂白硫酸盐针叶木浆(NBKP)、漂白硫酸盐阔叶木浆(LBKP)为原料,利用氢氧化钠∕尿素∕硫脲溶剂体系在低温环境下进行改性,通过协同打浆处理,得到整体形态不变的、适当分丝帚化的纸浆纤维,并用于制备口罩滤材。通过测试滤材松厚度、孔径、透气度等结构参数和性能,与市售PM2.5防护口罩滤材对比,探究合适的纸浆纤维改性工艺及配抄方案。结果表明,改性后的NBKP打浆度18°SR、LBKP打浆度20°SR,二者质量比2∶8时,制备滤材各项性能指标与市售口罩最接近,其松厚度为4.36 cm³/g,透气度为287.19 L/(m²·s),平均孔径为36.69μm,最大孔径为39.86μm,对6000目滑石粉过滤效率可达99%。     

亚洲针叶木浆价格持续上涨

由于供应紧张使得亚洲长纤维浆价格持续走高,4月份台湾和东南亚的漂白和未漂白硫酸盐针叶木浆价格已上涨,而在韩国和日本漂白和未漂白硫酸盐针叶木浆价格上调还在磋商中。     

用机械方法从漂白浆制备纳米纤维素

分别以3种漂白浆(漂白蔗渣浆、漂白阔叶木浆和漂白针叶木浆)为原料,用机械方法(实验室PFI磨打浆至约90°SR)制备了纳米纤维素。用场发射扫描电子显微镜和原子力显微镜研究了机械方法进行纤维原纤丝化的效果,发现在打浆度约90°SR的纸浆中含有大量的纳米纤丝以及直径为30~100 nm的断裂纤维;评估了用这些纸浆抄制的纳米纸的强度性能及光学性能的变化。结果表明,与漂白阔叶木浆和漂白蔗渣浆所抄造的纳米纸相比,漂白针叶木浆抄造的纳米纸的强度性能更好。打浆至90°SR时,漂白蔗渣浆强度指标的增幅最大。     

MFC负载铁离子催化对纸浆纤维的芬顿表面氧化作用研究

将富含铁离子的微纤化纤维素（MFC-铁离子）吸附于漂白硫酸盐针叶木浆纤维表面,然后对纸浆纤维表面进行芬顿氧化;通过激光扫描共聚焦显微镜（LSCM）间接检测纤维上芬顿反应产生的羟基自由基（·OH）,使用扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）检测纤维上铁元素的分布;评价了在相同打浆转数下,芬顿表面氧化处理对纤维素平均聚合度（DP）、纤维形态及成纸抗张指数和撕裂指数的影响。结果表明,芬顿表面氧化预处理产生的·OH主要分布在纸浆纤维表面,并且基本保留了纤维平均长度;与原浆相比,芬顿表面氧化浆的纤维素平均DP仅下降约4.9%,打浆转数8000转时,成纸抗张指数和撕裂指数较原浆成纸分别提高了20.9%和25.7%。     

Improved Calcium Sequestering Carbohydrate Based Agents

The improved tandem oxidation sequence of starch with the aim of developing, e.g. degradable co‐builders suitable for laundry formulations as an alternative to the currently used polyacrylates is described. The tandem oxidation of starch starts with sodium periodate treatment of granular starch followed by oxidation of the dialdehyde product with sodium chlorite to dicarboxy starch. It turns out that improving the periodate oxidation resulting in a more complete transformation of the glucose moiety into the dialdehyde product yields, after sodium chlorite oxidation, a dicarboxy starch with a calcium sequestering capacity of 3.3 mmol Ca²⁺ per gram of dicarboxy product. This is an improvement of about 25% compared with current literature data.     

丝素蛋白氧化棉纤维的共价结构分析

用高碘酸钠选择性氧化棉纤维制得二醛纤维素,并采用FT-IR、XPS法分析了高碘酸钠选择性氧化棉纤维及经丝素蛋白溶液处理后氧化棉纤维的结构。结果表明:棉纤维经高碘酸钠选择性氧化生成了二醛纤维素(DAC),并且二醛纤维素上的醛基随着氧化程度的加深不断增多,氧化后纤维素大分子中的羟基及氢键结构逐渐减少,表明氧化的过程也是棉纤维大分子不断解聚的过程;氧化棉纤维经丝素蛋白溶液处理后,二醛纤维素上的醛基与丝素大分子上的氨基直接形成亚胺(席夫碱)结构。     

拟均相两段工艺氧化法制备双醛淀粉

以绿豆淀粉为原料,NaIO4为氧化剂的拟均相两段工艺制备双醛淀粉(dialdehyde starch,DAS),考察预处理阶段中温度、酶处理、超声活化和氧化阶段中反应温度、反应时间、pH值、投料比、NaIO4浓度、淀粉乳浓度、相转移催化剂对制备双醛淀粉的影响,前段的预处理采用超声活化处理,后段的氧化工艺考察相转移催化剂的影响,并用正交法对制备双醛淀粉的工艺进行优化。结果表明：在以醛基含量为考察指标,预处理时不宜用酶,处理温度50～60℃,经30℃、40W、40kHz超声活化淀粉乳30min能有效提高淀粉与NaIO4的氧化反应活性,制得高醛基含量的DAS。相转移催化剂对提高产品醛基含量有一定作用。经正交试验优化得到的最佳条件为：以十六烷基三甲基氯化铵为相转移催化剂、反应时间2h、反应温度40℃、n(NaIO4):n(淀粉)=1.0:1.0、NaIO4浓度0.5mol/L、淀粉乳质量分数10%、体系pH2,在此条件下,制得的DAS双醛含量为96.81%。经光谱和理化性能等指标的检测证实所得的DAS与文献报道的DAS相符合。     

选择性氧化棉纤维的聚集态结构

为了进一步拓展氧化纤维素的应用领域,采用高碘酸钠对棉纤维进行选择性氧化,制备了二醛基纤维素棉纤维,用红外光谱、X衍射等手段分析了氧化棉纤维的聚集态结构。结果表明轻度氧化棉纤维的结晶度略有提高,而深度氧化棉纤维的结晶度降低;氧化棉纤维的断裂强度和断裂伸长率随氧化程度的提高不断降低。     

胶原蛋白涂覆棉纤维的研究

胶原蛋白具有独特的3股螺旋结构,优越的生物相容性和生物降解性,极具应用前景。为了进一步拓展纤维素的应用领域和开发新型绿色纤维素纤维,采用高碘酸钠对棉纤维进行局部有限选择性氧化,然后与胶原蛋白溶液反应,制备了涂覆胶原蛋白棉纤维。结果表明:经高碘酸钠有限氧化后棉纤维的断裂强度降低不明显;胶原蛋白分子通过席夫碱C N双键共价结合在棉纤维表面。     

过氧化氢氧化纤维素的研究

对过氧化氢为氧化剂制备氧化纤维素进行了研究,探讨了pH值、氧化反应时间、过氧化氢用量、催化剂Fe²⁺用量对纤维素氧化程度和降解程度的影响。研究表明,在浆浓1%,不加催化剂时,pH值为3,反应时间6 h,过氧化氢用量50%时得到的醛基含量为0.24 mmol/g和羧基含量为0.20 mmol/g,纸浆的平均聚合度为969;控制上述其他工艺条件不变,考察催化剂FeSO₄·7H₂O用量对纤维素氧化程度和降解程度的影响。实验结果表明,添加该催化剂后纸浆聚合度显著降低,最低降至611;在催化剂用量0.1%时,羧基含量达到最大值0.29 mmol/g;在催化剂用量0.6%时,醛基含量达到最大值0.42 mmol/g。     

高碘酸钠氧化法固定化磷脂酶A1的研究

研究了高碘酸钠氧化法在纤维素滤纸膜载体上固定化磷脂酶A₁的最佳条件。结果表明,以固定化酶活力为指标,当高碘酸钠浓度为0.15mol/L,活化80min,与浓度为0.05g/mL酶的磷酸盐缓冲溶液（pH为5.8）于戊二醛浓度0.4%、温度4℃交联4h,获得的固定化磷脂酶A₁酶活最高为4.8U/cm²。固定化酶膜的酶学性质为:最适温度35℃;最适pH为9.0。与游离酶相比,pH向碱性偏移1.0;经7次重复使用后,固定化酶膜活力为原酶活的65%以上。SEM结果显示,经高碘酸钠氧化后的纤维素滤纸膜能较好地固定磷脂酶A₁。     

环氧化双醛氧化纤维素固定化β-半乳糖苷酶的研究

通过环氧氯丙烷和高碘酸钠依次对纤维素进行环氧化和双醛氧化,制得环氧化双醛氧化纤维素。以环氧化双醛氧化纤维素为载体固定化β-半乳糖苷酶,研究固定化酶的制备条件、酶学性质及微观结构。结果表明：固定化时间4h,固定化pH6.5,m酶:m载体=1:15时,固定化酶的活力最高为0.528U/g。与游离酶相比,β-半乳糖苷酶经过固定化后最适反应温度升高,热稳定性和耐酸碱性增强,米式方程分析表明,β-半乳糖苷酶经固定化后与底物的亲和力增加,固定化酶重复使用5次后,相对酶活力为64%。红外光谱和扫描电镜对固定化酶的微观结构研究表明,环氧化双醛氧化纤维素的环氧基和醛基与β-半乳糖苷酶的氨基发生共价反应形成固定化酶。     

正交优化制备双醛淀粉研究

双醛淀粉毒性低,化学活性高,广泛用于各种工业,是一种很重要化工原料,但我国对双醛淀粉开发和生产还处于起步阶段。该研究以玉米淀粉为原料,高碘酸钠为氧化剂,采用正交优化法对制备双醛淀粉工艺条件进行研究;最佳工艺条件为:反应温度为35℃,反应时间为3.5小时,高碘酸钠浓度为0.5 mol／L,pH值为4.0,高碘酸钠与淀粉摩尔比为1.1:1。