甲基纤维素对乙酰化纳米纤维素凝胶化行为的影响

通过以甲基纤维素(MC)与乙酰化纳米纤维素(ACNF)复合制备水凝胶,利用傅里叶红外光谱、流变仪、激光共聚焦显微镜等考察了MC与ACNF分子间作用力以及不同相对分子质量MC在ACNF临界凝胶质量分数附近对复合水凝胶微观结构与动态流变性质的影响。结果表明,复合凝胶通过氢键、范德华力及疏水作用等形成网络结构,ACNF临界凝胶质量分数为2%～3%;当ACNF质量分数为2%时,MC能提供更多的交联点促进凝胶三维网络结构的形成(桥连作用),表现为黏弹性模量与线性黏弹性区应变值均随着MC相对分子质量的增加而增加;当ACNF质量分数为3%时,MC能强化已有凝胶网络结构特征(填充作用),表现为黏弹性模量随着MC相对分子质量的增加而增加、线性黏弹性区应变值几乎保持不变。温度升高会改变体系氢键与疏水作用的占比,从而改变复合凝胶的流变性能。     

利用碱处理纳米纤维素制备三维网状水凝胶的研究

以樟子松木粉为原料,通过化学机械法制得纳米纤维素(CNF);将所得CNF溶液抽滤成湿膜后,置于不同浓度氢氧化钠(Na OH)溶液中处理得到CNF水凝胶,并测定水凝胶的收缩率、结晶结构、形貌特征和力学性能。X-射线衍射分析表明,当碱浓度大于12%(wt)时,水凝胶的晶型由纤维素Ⅰ转变为纤维素Ⅱ。扫描电镜观察表明,CNF湿膜经强碱处理后表面形貌发生较大改变,纳米纤维之间发生交错结合,呈现出连续缠结的三维网状结构和多孔结构。力学分析表明,制备高强度水凝胶的最佳Na OH浓度为18%(wt),可得拉伸强度为4.8 MPa,弹性模量为11.7 MPa,断裂伸长率为31.2%的高强度水凝胶。     

纤维素基碳纳米纤维对ABS性能的影响

纤维素纳米纤维(CNF)水凝胶经过冷冻干燥、炭化制备纤维素基碳纳米纤维(CCNF),并将CCNF用于增强丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂。结果表明:不同浓度CNF炭化产物均以三维网状碳纳米纤维结构为主。氢、氧元素的脱除反应主要发生在低于400℃时,在1000℃时芳环中的C=C峰几乎消失。ABS/CCNF复合材料拉伸强度随着CCNF含量的增加先增加而后下降,质量分数1%时达到最大值,拉伸强度为43 MPa,模量随着CCNF含量的增加而升高。     

纳米纤维素/聚砜改性环氧复合材料的研究

采用溶剂交换和熔融共混相结合的方法制备了纳米纤维素(CNF)/聚砜(PSF)改性环氧复合材料。采用冲击、拉伸性能测试,扫描电镜(SEM)和热重分析(TGA)研究了复合材料的力学性能、断面形貌及热稳定性。结果表明:对于聚砜改性的环氧体系,聚砜的质量分数为10%时,材料的冲击强度升高,但拉伸强度略有降低。而聚砜和纳米纤维素共同改性的环氧体系的拉伸强度和冲击强度随CNF用量增加均有提高,与纯的环氧树脂基体相比,添加质量分数0.3%的CNF后的体系拉伸强度提高了5%,冲击强度提高了39.8%。CNF和PSF的加入可提高环氧体系的热稳定性。     

通过微细发泡来提高纳米纤维强化PP树脂的刚性

<正>京都大学和京都市产业技术研究所等的研发团队公开了在用植物源纤维素纳米纤维(CNF)强化了纤维后的聚丙烯(PP)树脂复合材料中,添加超临界CO2使其微细发泡,提高该复合材料的刚性和强度而减轻重量的研究成果。在添加了纤维素纳米纤维的聚丙烯复合原料中,混合超临界CO2,并使其在模具内加热成型,结果发现,因     

瑞典研制出世界最强生物基纤维材料

正近日,瑞典一研究团队研制出一种生物基材料,其强度超过了所有已知的生物基材料,无论是人工合成材料还是天然材料,包括钢材和蜘蛛丝。这一成果已经在美国化学学会出版的ACS Nano杂志上发表。纤维素纳米纤维(CNF)是木材和其他植物体的基本组成部分。研究人员报告说,利用CNF进行处理,克服了将这些纳米纤维大规模用于飞机、汽车和家具等产品中的技术难题,研制出尺寸较大、具有轻质高强等优异力学性能的生物基材料。     

超高分子量聚乙烯/纳米纤维素复合纤维超高延伸性质研究

通过凝胶纺丝方法制备了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)/纳米纤维素纤维(CNF)及UHMWPE/改性纳米纤维素纤维(MCNF)的纳米复合纤维(FCNF-y, FMCNF-x-y)。结果表明:在最适配方制备之FMCNF-x-y延伸纤维样品的最大抗张强度(σf)数值达到4.5 GPa,此数值已较UHMWPE (F)延伸纤维样品的最大σf数值高67%。     

电纺纤维素基活性碳纳米纤维的制备及吸附性能

活性碳纳米纤维由于比表面积大、导电、导热性好、孔隙率高等优点,得到人们广泛关注。如何进一步提高得碳率、比表面积和孔隙率,是制备活性碳纳米纤维面临的主要问题。以静电纺丝(电纺)纤维素纳米纤维为基体,在N_2气氛下分别采用ZnCl_2和NH_4Cl化学活化法制备活性碳纳米纤维(ACNF),采用热重、扫描电镜、透射电镜和N_2吸附-脱附等温线表征ACNF的形貌与性能。实验结果表明:电纺制备的纤维素前体直径为250nm±60nm,直接碳化纤维发生一定程度熔融黏结,破坏纤维形貌。采用ZnCl_2和NH_4Cl活化处理后,碳化温度降低,纤维不发生熔融黏结,得碳率从15.6%增加到33.2%~38.3%。活化处理后碳纤维平均孔径从1.10nm减小到0.7nm,BET比表面积从320.12m~2/g增加到450.35m~2/g。活化处理后,ACNF对亚甲基蓝的饱和吸附量从110.25mg/g增加到163.49mg/g,增加了48%。     

羧基化填料对聚乙烯醇/纳米纤维素水凝胶力学、导电和传感性能的影响

利用羧基化碳纳米管（CNT）和纳米纤维素微晶（CNC）与聚乙烯醇/纳米纤维素（PVA/CNF）中形成氢键构建致密的交联网络,并对水凝胶进行增强改性。结果表明,加入3 %（质量分数,下同）的CNT可以使水凝胶的拉伸强度由50 kPa提高至120 kPa,而加入3 %的CNC能够同时提高水凝胶的拉伸强度和断裂伸长率;加入CNT后能够在水凝胶中构建导电逾渗网络,结合溶剂中的离子导电使得水凝胶的电阻率显著下降;使用PVA/CNF?CNT3水凝胶制作应变传感器,能够实现拉伸、压缩和弯曲等多种应变的快速、准确传感响应。     

纤维素补强天然橡胶的应用与研究进展

介绍了5种纤维素材料：微晶纤维素(MCC)、纤维素纳米晶(CNC)、纤维素纳米纤维(CNF)、纤维素纳米晶须(CNW)以及细菌纤维素(BC)补强天然橡胶的应用研究,总结了纤维素材料对天然橡胶性能的影响,并对其应用前景进行了展望。     

乙酰化纳米纤维素/HDPE复合材料的制备与表征

采用高密度聚乙烯(HDPE)为基体,乙酰化纳米纤维素(ACNF)为增强填料,经过密炼、造粒后,由注塑机注塑成型制备出复合材料,研究了ACNF的添加量(0.3、0.5、0.7 g)对ACNF/HDPE复合材料性能的影响,并进行了表征。结构表明,改性之后的纳米纤维素结晶晶型无明显变化,但衍射峰的强度小幅度上升。随着ACNF含量的增加,复合材料的拉伸强度呈现不断上升的趋势,当ACNF添加量为0.7时,达最大值,为31.5 MPa,比纯HDPE提高了16.6%。SEM结果表明,随着ACNF的增加,复合材料的断面变得粗糙,界面结合性得到改善。当ACNF添加量为0.7时,界面结合性最高,同时,添加ACNF复合材料的储能模量变大、热稳定性得到了提高。     

纳米纤维素自愈合水凝胶的构筑

针对目前纳米纤维素(cellulose nanofibrils,CNF)制备方法存在的产率低、能耗高、成本高以及环境污染大等问题,采用酶预处理结合超声波法制备纳米纤维素,先通过酶预处理断裂部分纤维素分子链,再用超声波解离纤维素,确保制备过程的绿色、环保。随后用高碘酸钠氧化制得的纳米纤维素,形成2,3-二醛基纳米纤维素,使其与壳聚糖发生席夫碱反应,构筑具有自愈合性能及pH响应能力的纳米纤维素水凝胶。     

聚二甲基硅氧烷/纳米纤维素复合膜的制备及性能分析

以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为填充相,纳米纤维素(CNF)为纳米支撑骨架,通过浸渍法将PDMS引入CNF中,制得PDMS/CNF复合膜,并对复合膜的化学组分、晶型结构、形貌特征及力学性能进行表征分析。XRD与FT-IR表征结果表明,复合前后样品的晶形结构(CNF)与化学组分并未发生变化。微观形态表征结果可清晰观察到CNF以三维纳米网络形态嵌于PDMS基材中,其中CNF直径约30～50 nm。力学测试结果表明,与传统混合法相比,浸渍法能够通过浸渍浓度的调整,提高CNF在PDMS中的分散浓度,以进一步提高其力学性能。     

研磨次数对甲壳素纳米纤维/聚乙烯醇复合材料性能影响的研究

利用研磨法制备出甲壳素纳米纤维(CNF),通过浸渍法制备相应的CNF/聚乙烯醇(PVA)复合材料。使用紫外-可见光分光光度计、力学试验机、热机械分析仪等手段研究了材料的透光性能、力学性能及热稳定性能。结果表明,CNF/PVA复合材料的力学性能和热稳定性能得到显著提高,透光性能稍有降低。随着研磨次数的增加,复合材料的透光率和力学强度逐渐提高,热膨胀系数(CTE)逐渐降低,与纯PVA膜相比,研磨15次后的CNF/PVA复合膜的透光率达到80.9%,比纯PVA减少11.1%;拉伸强度和弹性模量分别为76.2 MPa和3.9 GPa,分别提高了约22.9%和6.3%;CTE为26.93×10-6K-1,降低了78%。     

球形纤维素纳米纤丝气凝胶的制备及性能表征

以桉木纸浆为原料,制备了不同纤维素质量分数（1%、1.5%、2%和2.5%）的球形纤维素纳米纤丝（CNF）气凝胶。通过扫描电子显微镜（SEM）、全自动比表面积与孔隙度分析（BET）仪、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）仪、组合型多功能水平X射线衍射（XRD）仪和热重分析（TG）仪等技术对制备的CNF气凝胶的进行表征。结果显示：制备的CNF气凝胶为球状,是一种具有三维网络结构的介孔材料,其密度为0.0248~0.0427 g/cm³,孔隙率≥97.33%,孔径≤19.4 nm。该气凝胶材料具有纳米纤维素的红外特征峰,其晶型结构仍然为纤维素Ⅰ型结构,且拥有良好的热稳定性,当CNF质量分数为2%时,气凝胶的最大失重速率温度（T_max）为306.52 ℃。伴随着CNF质量分数的增加,CNF气凝胶的密度、孔隙率逐渐减小,孔体积、BET比表面积先增大后减小,孔径先减小后增大。     

不同形貌纳米纤维素对天然橡胶力学性能的影响

将两种纳米纤维素[纤维素纳米丝(CNF)和纤维素纳米晶(CNC)]与天然胶乳通过溶液共混和浇注成膜制备CNF/天然橡胶(NR)和CNC/NR复合材料,考察CNF和CNC对NR的补强效果。结果表明:CNF与CNC对NR都具有补强效果,当二者用量相同时,CNF对NR的补强效果更显著;在成膜过程中,CNC发生沉降,在底部形成CNC富集层;当CNC用量大于5份时,CNC/NR复合材料在拉伸过程中CNC富集层发生滑脱分层;纳米纤维素与NR的极性相差较大,提高二者的相容性和界面结合力需进一步研究。     

纤维素纳米纤维增强聚己内酯型聚氨酯复合材料的制备及其性能研究

以双圈定性滤纸为原料提取得到纤维素纳米纤维(CNF),采用两步法制备了CNF增强聚己内酯型聚氨酯复合材料(CNF-TPU),并研究了CNF含量对复合材料拉伸强度的影响规律。结果表明,在聚氨酯合成过程中,CNF表面成功接枝了聚氨酯链;在低质量分数(0.04%)下,复合材料的拉伸强度从(23.1±1.5)MPa增加到(30.0±1.3)MPa,提高了30%。该研究扩宽了聚己内酯型聚氨酯材料的应用。     

碳纳米纤维对单向玻纤/环氧复合材料的影响

采用真空辅助RTM成型方法制备了0.5%碳纳米纤维(CNF)玻纤/环氧(GF/EP)复合材料,并对其一维饱和渗透率、不同温度下的力学性能、耐固体粒子冲蚀磨损性能进行了测试和研究分析。实验结果表明,加入0.5%CNF之后,平行于纤维方向的饱和渗透率降低了2~6倍,垂直于纤维方向的饱和渗透率降低了2~5倍;在孔隙率小于0.44时,两个方向的饱和渗透率差别不大,均接近于零;0.5%CNF的加入对纯EP及垂直于纤维方向复合材料的机械性能和耐固体粒子冲蚀磨损性能影响较小,在平行于纤维方向上复合材料的力学性能和耐固体粒子冲蚀磨损性能均有提高;在不同温度下,0.5%CNF的加入使垂直纤维方向上复合材料拉伸强度的稳定性得到提高。     

纤维素纳米纤维及其改性产物吸附重金属的研究进展

重金属污染是目前全世界面临的一个重大挑战,传统治理方法成本高、效率低等缺陷已不符合当今社会可持续发展战略。纤维素纳米纤维（cellulose nanofiber,CNF）因可再生、活性高、比表面积大和密度低等优点,在重金属吸附领域显示出巨大的应用潜力。本文主要综述了CNF的化学改性方法及其改性产物在水体系重金属离子吸附中的应用进展。首先对CNF的改性进行了系统的综述,主要包括化学接枝改性（羧基化、氨基化、巯基化、磷酸基化、磺酸基化和醛基化和硅烷化等）与接枝共聚改性。其次从结构设计方面重点阐述了改性CNF以气凝胶、水凝胶和复合膜等不同形态对水体系中重金属离子进行吸附的应用研究。最后,对CNF基重金属吸附剂的优缺点进行了讨论,指出了CNF基重金属吸附剂在局限性和适用性等方面的挑战,展望了CNF在水体系重金属离子去除领域的发展方向。     

热熔处理对壳聚糖/聚乙烯醇静电纺丝纳米纤维膜力学性能的影响

静电纺丝方法制备的纳米纤维膜的强度主要来源于其纤维间的缠接,因此强度较低。对壳聚糖(CS)/聚乙烯醇(PVA)纳米纤维膜采用了热熔处理的方法,使纳米纤维之间发生热熔,研究了热熔处理对纳米纤维微观结构、力学性能和亲水性能的影响。扫描电镜结果显示,热熔处理后的纳米纤维间出现熔接的现象,同时伴有部分纤维的断裂。力学性能测试表明,热熔处理能够提高纳米纤维膜的力学性能,热熔温度为100℃时,纳米纤维膜的力学性能提升最高。水接触角测试表明,热熔处理会使得纤维结构更为致密,导致其水接触角增大;XRD和FT-IR测试表明,热熔处理在增大纳米纤维膜结晶性的同时,未明显改变纳米纤维膜的化学结构。