纳米纤维素/碳纳米管/纳米银线柔性电极的制备

目的以竹粉为原料制备纳米纤维素,并将其作为基底材料制备纳米纤维素/碳纳米管/纳米银线复合电极,应用于柔性超级电容器。方法采用化学机械处理法,将竹粉通过化学处理以及研磨、超声等处理,制备成纳米纤维素悬浮液;分别将多壁碳纳米管和纳米银线超声分散于溶剂中;最后,通过层层自组装制备纳米纤维素/碳纳米管/纳米银线复合电极,同时,作为对照组,制备纳米纤维素/碳纳米管复合电极。结果纳米纤维素纤丝的直径大约为30~100 nm,相互之间缠绕成网状结构,是很好的支撑材料,纳米纤维素/碳纳米管/纳米银线复合电极具有很好的成膜性和电化学性能,在扫描速率为30 m V/s时,面积比电容达到77.95 m F/cm~2。结论以纳米纤维素为基底,通过层层自组装方法制备的纳米纤维素/碳纳米管/纳米银线复合电极具有较好的电化学性能,可作为柔性超级电容器的电极。     

溶胀超声法纳米纤维素的制备与表征研究

为制备粒径均一、分散性良好的的纳米纤维素,采用硫酸溶胀和高强度超声相结合的方法对棉浆粕进行处理。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射仪和热重分析对纳米纤维素进行表征。结果表明:制备的纳米纤维素呈针状晶须结构,直径为10~30nm,长度为100~300nm。纳米纤维素在制备过程中纤维素结构并未遭到破坏,纳米纤维素的结晶度为83.87%,呈典型的纤维素Ⅰ型结构。纳米纤维素的起始分解温度较原料浆粕大大降低,其热稳定性比原料浆粕差,残炭率高于原料浆粕。     

利用废弃滤纸制备纳米纤维素/聚乙烯醇包装复合材料

目的研究利用机械法处理废弃滤纸浆制备功能性包装复合材料的可行性。方法采用研磨和高压均质的方法,分别从未处理和乙酸预处理废弃滤纸浆中分离出2种不同尺寸的纤维素纳米纤丝(CNFs),悬浮液抽滤成膜,并采用浸渍法制备2种CNFs/PVA复合膜,对其力学性能和透光率进行测试。结果通过场发射扫描电镜(SEM)观察,未处理滤纸浆的纤维素纤丝直径分布在300~500 nm之间,乙酸预处理后纤丝直径明显减小,主要分布在60~100 nm之间。乙酸预处理滤纸CNFs/PVA复合膜具有较好的力学性能和透明性,其中拉伸强度高达90.45 MPa,较PVA提高了201%,透光率为81.3%,较PVA降低10.3%。结论对2种方法制备的CNFs/PVA复合材料性能比较表明,经乙酸预处理后的滤纸CNFs膜性能明显提高,其对PVA的增强效果更佳,可以作为高强度、高透明包装材料使用。     

复合纤维素酶预处理对漂白麦草纤维结构的影响

针对纤维素微纤丝(CMF)制备所需要高能耗的问题,以漂白麦草纤维为原料,利用SEM、FT-IR、XRD等研究复合纤维素酶预处理对漂白麦草纤维结构的影响;对酶处理后纤维的微观形貌、化学结构和结晶结构进行了分析与表征。结果表明,随着酶用量的增大,酶处理后的纤维表面变得疏松多孔,细胞壁表层脱落,直至纤维被切断,纤维素结晶度发生了先增加后降低,再增加再降低的周期性变化,纤维素平均聚合度逐渐减小;酶处理后纤维素没有引入新的官能团,纤维仍具有纤维素的基本化学结构,纤维素基本保持了天然植物纤维素的晶型。     

预处理对高压均质法制备微纤化纤维素结构与性能的影响

分别采用超声分散和机械搅拌两种方法预处理碱液中的微晶纤维素,再在1 200bar压力下通过高压均质法制备了微纤化纤维素,并研究了两种预处理方法对微纤化纤维素结构与性能的影响。通过对扫描电子显微镜(SEM),傅里叶红外光谱(FT-IR),X射线衍射(XRD)和热性能的分析表明,所得到的微纤化纤维素仍保持微晶纤维素的基本化学结构和晶型,但长径比增大了,热降解活化能降低了。其中,超声辅助处理的微纤化纤维素(MFC-2)分散更均匀,结晶度最大,说明这种预处理方法更利于形成分子排列规整度较高的聚集态结构。     

纤维素纳米纤丝增强聚合物纳米复合材料的研究进展

纤维素纳米纤丝具有优异的力学性能和天然的纳米网状结构,在其增强的聚合物复合材料中发挥了重要作用。本文综述了纤维素纳米纤丝增强亲水性聚合物(酚醛树脂、聚乙烯醇、淀粉等)及非亲水性聚合物(环氧树脂、聚乙烯、聚乳酸等)复合材料的加工制备与主要性能。针对纤维素纳米纤丝制备成本高、与非亲水性聚合物结合强度低等关键问题,提出了开展进一步研究的建议。     

室温Zn粉直接制备ZnO纳米颗粒薄膜及其机理研究

首次在室温条件下超声方法直接将金属Zn制备ZnO纳米颗粒薄膜。利用滚压振动磨机械研磨的Zn粉作为原料,采用独特的油相水相混合溶液作为分散液,超声分散打破软团聚使金属Zn纳米颗粒水解得到了分散性较好的纳米粒子,并且可以利用该纳米粒子简单地制备出均匀致密的ZnO纳米粒子薄膜。利用X射线粉末衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对产物进行了表征。结果表明,采用该方法可制得具有密排六方结构的ZnO纳米颗粒,并且该产物分散较好。原子力显微镜(AFM)、静电力显微镜(EFM)表明利用该纳米粒子制备的薄膜致密均匀,EFM显示纳米粒子表面电学性质有较大差异。探针台I-V测试显示不同原料Zn粉制备出的ZnO纳米颗粒薄膜可以获得不同导通电压从而获得不同的整流效果。该方法在室温条件下由Zn粉制备出ZnO纳米颗粒和薄膜,为制备不同维度ZnO纳米结构提供了新思路,同时也为制备、改善整流器件提供了创新和经济的途径。     

纤维素纳米纤丝复合气凝胶的制备与性能研究

以高长径比的纤维素纳米纤丝(CNF)与片层结构的氧化石墨(GO)为原料，采用乙二胺还原和液氮梯度冷冻干燥制备纤维素纳米纤丝/石墨烯(CNF/rGO)复合气凝胶，并通过红外光谱、X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜、比表面积(BET)、电化学测试仪等对其进行性能表征。结果表明，所制备的CNF/rGO复合气凝胶具有完整的三维网络结构，当CNF和GO质量比为10∶1时，复合气凝胶的平均孔径为13nm,比表面积为110.2m²/g,在电流密度为1A/g下获得的质量比电容约为156F/g。     

DMAc/LiCl预处理对超声剥离竹浆纤维素纳米纤维的影响

探索了一种简单有效的分离竹浆纤维素纳米纤维(CNF)的方法。采用N,N-二甲基乙酰胺/氯化锂(DMAc/LiCl)体系溶胀纤维素纤维作为一种预处理手段,强化声空化作用分离CNF的效果。红外光谱分析表明,该预处理能破坏纤维素的部分氢键,进而显著提高后续超声剥离CNF的效率。此外,通过扫描电子显微镜、X射线衍射、热重分析等表征方法系统研究了所制备CNF的形态、结构及性能。     

利用原子力显微镜研究预处理对木棉纤维/CdS纳米复合材料形貌结构的影响

对木棉纤维进行预处理,然后用预处理后木棉纤维与CdS进行原位复合制备木棉纤维/CdS纳米复合材料。利用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对复合材料表面形貌结构进行了观察。用AFM定量地分析了预处理方法对木棉纤维/CdS纳米复合材料表面超微三维结构的影响。研究表明,相比未处理木棉纤维,预处理后木棉纤维/CdS纳米复合材料上CdS粒子的吸附量增大,且经过TEMPO氧化处理的木棉纤维所复合的CdS粒子的分布最均匀,粒径最均一。对于基于植物质纤维素资源为原料的纤维素/无机纳米复合材料的制备及其结构表征具有重要的参考价值。     

过氧化氢/醋酸法制备纳米纤维素

目的制备纤维素纳米晶体(CNCs),并对其性能进行表征,以促进纳米纤维素制备过程向绿色化、环保化转变,保证林业废弃物高效利用。方法以松木粉为原料,采用酸性过氧化氢和氢氧化钾进行化学预处理,去除木质素、半纤维素,采用机械方法进一步缩小木质纤维尺寸,改善分散性,最终制得CNCs。利用FT-IR,DSC,SEM,TEM对样品进行组分分析、性能检测及微观形貌观察。结果经过一次去木质素处理后,1636 cm^?1处的羰基(C=O)吸收峰消失;经KOH去半纤维素处理后,1720 cm^?1处的木聚糖羰基吸收峰消失。此外,综纤维素、纯化纤维素以及CNCs对应的DSC曲线形状相近,吸热峰峰值在125℃左右。结论经化学预处理与机械剪切处理后,最终成功制得了尺寸均匀、形貌清晰的CNCs,其径向尺寸集中在0~30 nm,轴向尺寸集中在100~300 nm。     

利用LiCl/DMAc技术制备纤维素包装膜的研究

主要研究以木浆为原料,以LiCl/DMAc为溶剂,制备可降解纤维素包装膜的技术与方法.通过改变浆粕浓度、凝固浴温度和浓度,可制备不同力学性能的纤维素包装膜.结果表明:纤维素浓度在7%时成膜性能最好;随着凝固浴浓度的增加,膜的力学性能先上升,后下降;相对于凝固浴浓度,凝固浴温度对膜力学性能有更大影响.     

含硫偶联剂对木粉/橡胶-塑料三元复合材料力学性能及耐热性能的影响

以再生高密度聚乙烯（HDPE）、沙柳木粉和废轮胎胶粉为原材料,含硫偶联剂Si69为界面相容剂,采用模压法制备木粉/橡胶-塑料三元复合材料。考察Si69对木粉/橡胶-塑料三元复合材料力学性能及耐热性能的影响,并采用FTIR和SEM分析Si69改性前后废轮胎胶粉的表面特性及木粉/橡胶-塑料三元复合材料的微观断面形貌。结果表明:Si69与废轮胎胶粉发生了化学反应。当Si69添加量为5wt%时,木粉/橡胶-塑料三元复合材料的界面结合较佳,力学性能及耐热性能较优,其中弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度较未添加Si69的木粉/橡胶-塑料三元复合材料分别提高了13.85%、7.24%和6.63%;维卡软化温度和热变形温度较未添加Si69的木粉/橡胶-塑料三元复合材料分别提高了6.95℃和8.70℃,Si69可在一定程度上提高木粉/橡胶-塑料三元材料的耐热性能。Si69添加量为7wt%时,木粉/橡胶-塑料三元复合材料的缺口冲击强度可达到3.99 k·Jm-2。      

芦苇秆粉末高密度材料无胶温压成形与表征

为寻求高质清洁利用农林木质剩余物的新途径,运用响应面实验设计与分析方法对芦苇秆粉末实施无胶温压成形,制备高密度木质材料,用三维立体数码显微镜、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、核磁共振光谱、热重分析和热解析-气相色谱/质谱联用分析技术对试件的微观结构、物相、纤维素结晶度、热脱附挥发物进行研究。结果表明,芦苇秆粉末粒度对试件性能的影响不明显;芦苇秆粉末在压力、温度、时间的复合作用下,木质素发生软化与流展,纤维素的结晶度得以提高,粉末颗粒间发生化学反应并产生化学链接;芦苇秆粉末的最优无胶温压工艺条件:成形压力为70 MPa,成形温度为160℃,保温保压时间为30 min;在最优工艺条件下制备的木质材料塑化明显,质硬而耐磨,具有韧性断裂特征,且在40、60、90、160℃环境温度下的挥发物中,有益、有害成分的种类和芦苇杆原粉相当,但有益成分的总含量远高于原粉,表明温压成形工艺具有环境友好性,无胶温压成形可以获得高品质人工木质材料。     

半纤维素含量对蔗渣纤维基膜结构和性能的影响

目的 为了更好地了解甘蔗渣半纤维素在加工过程中与原纤化纤维之间的化学反应性,并为甘蔗木聚糖生物聚合物在材料和产品中的应用创造可能性。方法 以甘蔗渣纤维为原料,通过机械法制备原纤化纤维,采用NaOH对纤维素进行处理。通过纳米粒度仪(FLA)、激光粒度仪(LPS)、接触角测试仪(CA)、水蒸气透过率测试仪(WVTR)、扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)等手段对原纤化纤维悬浮液和纤维基薄膜进行表征。研究处理后纤维素悬浮液的组成、粒径与电荷量,以及纤维基薄膜的表观形貌、纤维结构和性能的变化。结果 经质量分数大于10%的NaOH处理后,半纤维质量分数降低约6%,纤维素的结晶区发生变化,纤维悬浮液的稳定性大幅度降低。当半纤维素质量分数大于20%时,原纤化纤维薄膜具有优异的水蒸气阻隔性能及疏水性能,接触角为94°±4°。结论 蔗渣中的半纤维素与原纤化纤维之间的相互作用及半纤维素侧基取代反应对纤维素材料的组成、结构和性能有重要影响。     

成型方法对纳米纸表面形貌与光学性能的影响

通过TEMPO氧化、高压均质作用成功从机械预处理后的针叶木纤维中,抽离出直径20~25nm、长度几百纳米到几微米的纤维素纳米纤丝(CNFs);然后以此为原料分别采用浇铸、真空抽滤的方法制备纳米纸。使用环境扫描电镜,原子力显微镜、紫外/可见/近红外分光光度计研究了不同成型方法对纳米纸的表面形貌、表面粗糙度、透光率和光学雾度等性能的影响。结果表明,浇铸法与真空抽滤法相比,通过浇铸法制备的纳米纸表面更加光滑(均方根表面粗糙度为3.3nm);具有更加优异的光学性能,在600nm处透光率为89%,在550nm处雾度为2.9%,此浇铸法更适合于制备高透明高清晰的纳米纸。     

氧化纳米纤维素增强再生纤维素全纤维素复合薄膜的制备及性能

以2,2,6,6-四甲基哌啶-氮-氧化物(TEMPO)氧化松木粉纳米纤维素(TOCNs)为增强相、α-纤维素粉制备再生纤维素(RC)为基体,采用溶胶-凝胶法制备氧化纳米纤维素增强再生纤维素(TOCNs/RC)全纤维素复合薄膜。对不同TOCNs添加量下TOCNs/RC全纤维素复合薄膜的力学性能、光学性能、氧气阻隔性能和热稳定性能进行研究,并通过FTIR、SEM、TEM、XRD和流变仪对TOCNs和TOCNs/RC全纤维素复合薄膜的结构、形貌及纤维素溶液流变性能进行表征。结果表明,TOCNs添加量对TOCNs/RC全纤维素复合薄膜的力学性能有显著影响,当TOCNs添加量(与纤维素基体的质量比)为1.0%时,TOCNs/RC全纤维素复合薄膜的拉伸强度和断裂能分别可达134.3 MPa和21.51 MJ·m?3,具有最佳的综合力学性能;TOCNs/RC全纤维素复合薄膜的透光率随TOCNs添加量的增加而下降,雾度随TOCNs添加量的增加而增大,但仍保持较高的透光率(>85%)和较低的雾度(<14%);TOCNs/RC全纤维素复合薄膜还具有优异的氧气阻隔性,TOCNs添加量为1.6%时,其透氧系数仅为1.47×10?17cm3·cm/cm2·s·Pa。TOCNs/RC全纤维素复合薄膜有优于一般塑料薄膜的拉伸强度和氧气阻隔性,并有可媲美于塑料薄膜的透明度,可作软包装复合材料的强度层和阻隔层,在绿色高性能包装材料领域具有广阔的应用前景。      

Short natural-fibre reinforced polyethylene and natural rubber composites: Effect of silane coupling agents and fibres loading

Composites materials based on cellulose fibres (raw or chemically modified) as reinforcing elements and thermoplastic matrices were prepared and characterized, in terms of mechanical performances, thermal properties and water absorbance behaviour. Four different cellulose fibres with different average lengths were used, namely avicel, technical, alfa pulps and pine fibres. Two thermoplastic polymers, i.e. low density polyethylene and natural rubber, were employed as matrices. Cellulose fibres were incorporated into the matrices, as such or after chemical surface modification involving three silane coupling agents, namely γ-methacryloxypropyltrimethoxy (MPS), γ-mercaptoproyltrimethoxy (MRPS) and hexadecyltrimethoxy-silanes (HDS). As expected, the mechanical properties of the composites increased with increasing the average fibre length and the composite materials prepared using both matrices and cellulose fibres treated with MPS and MRPS displayed good mechanical performances. On the other hand with HDS bearing merely aliphatic chain only a modest enhancement on composite properties is observed which was imputed to the incapacity of HDS to bring about covalent bonding with matrix.     

聚乙烯醇/纤维素纳米纤热塑性复合材料的制备及表征

将聚乙烯醇(PVA)、纤维素纳米纤(CNFs)通过熔融共混成功制备出高性能PVA/CNFs热塑性复合材料。采用扫描电镜、红外光谱、X射线衍射、差示扫描量热分析、热重分析对PVA/CNFs复合材料的微观形态及结构进行表征,对复合材料的物理力学性能进行测试。结果表明,选用适当的增塑剂与PVA、CNFs组合可实现PVA/CNFs共混体系的热塑成型;CNFs与PVA间的氢键作用有助于提高CNFs与PVA基体之间的相容性,从而优化PVA/CNFs复合材料的力学性能,拉伸强度从19.5 MPa增加到34.3 MPa,弹性模量从114.4 MPa增加到287.5 MPa。