氢氧化钠/尿素/硫脲溶剂体系对纤维素溶解性能研究

通过设计正交实验,研究不同组成的氢氧化钠/尿素/硫脲溶剂体系对纤维素的溶解性能,确定了该溶剂体系中各组分的最佳含量,并通过X-射线衍射分析、红外光谱分析、热重分析等手段,表征了该溶剂体系获得的再生纤维素膜的结构和性能。结果表明:该溶剂体系对纤维素有良好的溶解性能,且溶解的纤维素再生后为纤维素Ⅱ,但其热稳定性低于原纤维素。     

细菌纤维素在氢氧化钠―尿素水溶液体系中的溶解性能研究

纤维素经过活化、再生后可以溶解在氢氧化钠/尿素体系中。本文研究了乙二胺活化对细菌纤维素结晶度的影响规律,得到最佳活化条件;然后将活化后的细菌纤维素在LiCl/DMAc体系中溶解再生,得到再生细菌纤维素。最后,使用氢氧化钠/尿素溶液作为再生细菌纤维素的复合溶剂,得到的细菌纤维素的水溶液。通过红外光谱、X射线衍射仪、热重分析仪等分析了细菌纤维素不同处理阶段得到产物的性能。溶解与再生并没有发生化学变化,纤维素的结构基本保持不变,但结晶度有所降低,热稳定性有所提高。     

TBAH/H2O溶解体系中(Fe)Ⅲ对纤维素溶解性能的影响

四丁基氢氧化铵(TBAH)水溶液是一种常温非衍生化高效溶解纤维素的新型溶剂体系。通过引入一定浓度Fe³⁺研究了生产过程中体系中(Fe)Ⅲ对纤维素溶解性能以及再生纤维素膜力学性能的影响规律。结果表明，在较低的浓度范围内，Fe³⁺能够促进纤维素的溶解，Fe³⁺浓度从0增加到50 ppm时，纤维素溶液浊度从32.2 NTU降低至14.8 NTU，粘度从62.3 Pa·s升至71 Pa·s；再生纤维膜断裂强度从45 MPa提高到98 MPa，断裂伸长率也从15.1%提高到18.7%。鉴于(Fe)Ⅲ在实际生产中不可避免，本研究对于纤维素新型溶剂纺实际生产过程中产品质量控制具有重要的指导意义。     

棉浆粕在NaOH/硫脲/尿素溶剂体系中的溶解及流变性能

研究了棉浆粕在NaOH/硫脲/尿素溶剂体系中的溶解特性,并对溶解得到的棉浆粕溶液的流变性能进行了研究。结果表明:当溶解温度为-10℃,混合溶剂中NaOH、硫脲、尿素、水的质量比为7∶9∶9∶75,溶解时间为30 min时,棉浆粕的溶解程度较大;该种溶液为假塑性流体,溶液的黏度随剪切速率的增大而降低。     

石墨/再生纤维素复合膜的制备及导电性表征

介绍了以定性滤纸为纤维素原料制作再生纤维素膜的工艺,制备了石墨/再生纤维素复合膜,并通过光学显微镜、SEM及数字四探针测试仪探究石墨添加量[10%(wt)、20%(wt)、30%(wt)]对复合膜的结构与导电性能的影响。结果表明:通过低温碱尿素体系溶解后再凝固的纤维素水凝胶经由40℃环境中预处理24 h后,再高温干燥可较好地保留膜形状,避免过度收缩或卷曲。随着石墨添加量的增加,粉体在基体中分布的均匀性呈现出由好变坏的趋势,样品的平均电阻率呈现出小幅度增加的趋势。认为以石墨粉作为导电功能体具有一定的效果,石墨量可控制在10%～20%以内,对普通纤维素材料的导电功能化有一定的参考价值。     

沙柳纳米纤维素的制备及表征

以沙柳纤维素为原材料,用氢氧化钠/尿素体系溶解再生的方法制备沙柳纳米纤维素,采用SEM观察微观形貌,用纳米粒度仪分析粒径,采用XRD分析结晶情况,采用FTIR分析表面官能团。结果表明,制得的沙柳纳米纤维素为类球状,平均粒径110 nm,沙柳纳米纤维素为纤维素Ⅱ型结构,结晶度53. 9%,表面存在大量的羟基。     

纤维素/海藻酸钠共混膜的制备及力学性能

将纤维素和海藻酸钠分别溶于氢氧化钠/尿素/硫脲体系,制得纤维素膜和纤维素/海藻酸钠共混膜,通过正交实验和单因素实验法分析,确定制备纤维素膜的最佳工艺条件,在此基础上研究了纤维素/海藻酸钠共混膜的制备工艺。结果表明:质量分数为4.5%的纤维素溶液所制得的膜在25℃的5%的硫酸溶液中凝固15 min,20%的甘油溶液中塑化30 min,其膜的拉伸强度较佳为5.2 MPa;纤维素/海藻酸钠共混膜的较佳工艺:质量分数分别为4.5%的纤维素溶液和3%的海藻酸钠溶液按质量比100/5共混后先浸入5%硫酸溶液中反应15 min,再放入10%氯化钙溶液中凝固10 min,用15%甘油溶液塑化15 min后,共混膜的拉伸强度达到3.50 MPa。     

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。     

纤维素-丝素复合膜的制备与表征

通过NaOH/尿素/硫脲/水新型溶剂溶解原生木浆纤维素得到纤维素溶液,并与丝素溶液混合制备纤维素-丝素复合膜.利用扫描电镜、红外光谱、X-射线衍射对复合材料的结构进行表征.SEM结果表明复合材料表面粗糙,比表面积较大,可以作为潜在的生物医用材料.IR和X-衍射结果表明再生纤维素与丝素分子之间存在着强烈的氢键作用,且二者相容性较好.     

细菌纤维素在LiCl/DMAc溶剂体系中的溶解性能研究

纤维素经过活化后可以溶解在LiCl/DMAc溶剂体系中,研究了乙二胺活化对细菌纤维素溶解性能的影响,得到最佳活化条件;研究了LiCl的浓度、溶解温度和搅拌时间对溶解性能的影响,得到最佳溶解条件;研究了细菌纤维素在LiCl/DMAc极性溶剂体系中的溶解机理。     

细菌纤维素在LiCI/DMAc溶剂体系中的溶解性能研究

纤维素经过活化后可以溶解在Lic1/DMAc溶剂体系中,研究了乙二胺活化对细菌纤维素溶解性能的影响,得到最佳活化条件;研究了LICl的浓度、溶解温度和搅拌时间对溶解性能的影响,得到最佳溶解条件;研究了细菌纤维素在LiCl/DMAc极性溶剂体系中的溶解机理。     

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。     

超声波处理对纤维素碱脲体系溶解性能的影响

采用碱／尿素／水体系、碱／尿素／硫脲／水体系分别制备纤维素溶液,在溶解的不同阶段用超声波进行处理,并利用光学显微镜、偏光显微镜和X射线衍射对溶解效果进行表征。研究结果表明：溶解之前对纤维素原料的超声波处理主要是对纤维形态结构和超分子结构的破坏,略微增大溶解度;溶解过程中对纤维素溶液超声波处理则可以强化润胀,促进分散,显著增大纤维素的溶解度;在碱／尿素／水体系中超声波对溶解的促进作用强于在碱／尿素／硫脲,水体系中。     

高吸附量纤维素膜的制备及其对Pb2+的吸附性能

以纤维素为原料,氢氧化钠、尿素、硫脲为溶剂体系制备纤维素膜,研究凝固浴的种类、H2SO4体积分数、凝固温度和凝固时间对纤维素膜吸附Pb~(2+)的影响。采用准二级动力学模型研究吸附速率的快慢;采用SEM、比表面积和平均孔径、FTIR和XRD分析纤维素膜的结构和吸附机理;采用TG对纤维素膜的热性能进行分析。结果表明,以体积分数为7%的H2SO4为凝固浴、凝固温度为40℃、凝固时间为120min时,纤维素膜对Pb~(2+)的吸附量达到最大,为343.0mg/g。纤维素膜吸附Pb~(2+)符合准二级动力学模型。纤维素膜由表面致密变为含有孔洞的结构,吸附Pb~(2+)后孔洞被填满,纤维素膜中的C=O键和N—H键与Pb~(2+)产生螯合作用。纤维素膜中部分纤维素结晶型由Ⅰ型转变为Ⅱ型,结晶度降低;纤维素膜的热稳定性高于纤维素。     

溶剂法纤维素-甲壳素共混材料的发展现状

介绍了黄原酸盐法、氢氧化钠-尿素-硫脲、NaOH-硫脲、NaOH-尿素、离子液体、三氟乙酸、N,N-二甲基乙酰胺-氯化锂、N-甲基吗啉-N-氧化物等溶剂体系对纤维素-甲壳素溶解的最新进展及各自的优缺点，以期能全面了解纤维素-甲壳素以及甲壳素衍生物共混材料的未来发展趋势。     

皇竹草预处理制备新型再生纤维素膜

以农林废弃物皇竹草茎为原料,采用蒸汽爆破和乙醇自催化制浆的方式分离出纤维素,将其溶解在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯代盐([bmim]Cl)中形成纤维素溶液并在水中再生得到纤维素膜。实验表明,汽爆采用1.55 MPa,维压5.45 min;乙醇制浆采用60%(V/V)乙醇溶液,160℃,维持2 h,可制备出α-纤维素含量达到92.65%,聚合度620,灰分低于0.3%的皇竹草纤维素。离子液体溶解并在水中再生的纤维素膜是一种无大孔结构的致密膜,其拉伸强度和断裂伸长率分别达到了165 MPa和5.90%,具有良好的液体渗透性能。     

NaOH/硫脲/尿素预处理对棉纤维TEMPO选择性氧化的影响

采用NaOH/硫脲/尿素体系对棉纤维进行预处理,再进行选择性氧化,可以有效提高氧化棉纤维的羧基生成量。对比研究预处理棉纤维与普通棉纤维经2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基(TEMPO)选择性氧化后的羧基含量、纤维形态以及黏度。结果表明,经NaOH/硫脲/尿素体系预处理能够加快氧化反应速率,增加羧基生成量,但对纤维有一定的损伤。其中,羧基生成量随着纤维质量分数的增加呈先增加后减少的趋势,当纤维素质量分数为6%时,羧基生成量最大,棉纤维的可及度和反应性提高。纤维形态分析表明,经NaOH/硫脲/尿素体系预处理的棉纤维润胀溶解程度要大于未预处理的氧化棉纤维;在TEMPO的氧化条件下,氧化棉纤维的相对黏度随着纤维素质量分数增加而增加;当纤维素质量分数较高时,氧化过程中氧化棉纤维的羧基生成量和降解程度都近似于原纤维。     

甘蔗渣综纤维素膜的制备和性能研究

以甘蔗渣中所提取的综纤维素为原料，ZnCl₂溶液为溶剂，通过相转化法制备综纤维素膜，探究了综纤维素用量（以ZnCl₂溶液质量计，下同）、溶解时间、凝胶化时间和所浸泡甘油质量分数等因素对湿膜的孔隙率、水通量及干膜的力学性能的影响；并通过SEM、XRD、FT-IR、TG等表征方法分析了溶解成膜机理。研究结果证实了从甘蔗渣中提取的综纤维素可直接作为原料来制备综纤维素膜，当综纤维素用量为5%、凝胶化时间3 d、溶解1 h时制得的湿膜有着最小的水通量为17.2L/（m²·h），孔隙率为83.3%，再经10%质量分数的甘油增塑得到的干膜有着最大的拉伸强度，为21.9MPa，此时断裂伸长率为22.2%。根据FT-IR、TG可知以综纤维素为原料制得的膜中未包含半纤维素，半纤维素可能在溶解过程中水解或者在成膜过程中析出。根据SEM可知湿膜状态下膜内部有均匀孔洞，干燥后膜孔洞收缩形成致密结构。XRD结果表明综纤维素成膜后其中的纤维素由纤维素Ⅰ型转变为纤维素Ⅱ型，结晶度由48.8%降至41.5%。     

碱溶性羟乙基纤维素在复合溶剂体系中的流变性能

使用平行板流变仪,以氢氧化钠/硫脲/尿素/水溶液作为碱溶性羟乙基纤维素(HEC)的复合溶剂,研究了HEC在该溶剂体系中的流变性能,并考察了剪切速率、温度及溶液浓度对溶液的非牛顿指数、结构黏度指数及黏流活化能的影响。结果表明:溶液属于切力变稀型假塑性流体,随溶液温度下降及浓度增加,溶液的表观黏度和结构黏度指数增大,非牛顿性增强;该溶液的黏流活化能随着剪切速率的增加而下降。     

武汉大学化学学院张俐娜获安塞姆·佩恩奖

武汉大学化学学院张俐娜荣获国际纤维素与可再生资源材料领域的最高奖——安塞姆·佩恩奖。该项目用7％氢氧化钠／12％尿素水溶液作为纤维素溶剂,预冷到-12℃后,可在2分钟内迅速溶解纤维素,制出透明的纤维素溶液,并成功生产出新型再生纤维素丝,整个生产周期仅8小时。而且无挥发物产生,废液容易回收,尿素可循环使用。传统方法采用高温溶解,将纤维素放入氢氧化钠和二氧化碳溶液中,加热处理,十几个小时才能溶解,整个黏胶丝生产周期在一周左右。而且二氧化碳是高污染原料,难以回收。