纳米纤维素/壳聚糖/明胶复合膜的制备及其性能研究

以明胶（Gel）、壳聚糖（CS）、纳米纤维素（NCC）为原料,采用溶液共混法制备了不同NCC和CS质量比的纳米纤维素/壳聚糖/明胶复合膜。采用紫外-可见分光光度计、扫描电镜（SEM）、红外光谱仪（FT-IR）、X射线衍射仪（XRD）、热分析仪（TGA）和质构仪对所制备复合膜的透光性能、显微结构、化学结构、晶体结构、热学性能和力学性能进行了分析。结果表明：纳米纤维素、壳聚糖、明胶之间形成相互作用较强的网络结构。复合膜表面光滑,分散均匀,具有良好的相容性。随着纳米纤维素含量的增加,复合膜透光率呈下降的趋势。与壳聚糖膜相比,复合膜的热稳定性显著提高。当纳米纤维素与壳聚糖质量比为7：1时,复合膜拉伸强度最高可达到33 MPa,断裂伸长率可达到14.9%,吸水率最大值可达到341%。     

纤维素复合膜吸附处理盐酸环丙沙星

针对废水中氟喹诺酮类抗生素盐酸环丙沙星(HCIP)的污染,以离子液体和二甲基亚砜(DMSO)共混溶液为溶剂,通过相反转技术制备了氧化石墨烯-纤维素复合膜(GOCE)和磁性氧化石墨烯-纤维素复合膜(FGCE)以除去HCIP。同时研究了氧化石墨烯质量分数、纳米Fe_3O_4质量分数、HCIP浓度、溶液温度、溶液pH、共存阴阳离子、水质以及再生次数等因素对复合膜吸附HCIP性能的影响。结果表明,氧化石墨烯和磁性纳米Fe_3O_4质量分数(相对于微晶纤维素质量)分别为5.0%和4.0%的复合膜FGCE对50 mg/L的HCIP溶液的平衡吸附量可达21.67 mg/g。当HCIP溶液质量浓度为10 mg/L时,其吸附率为91.97%。     

微晶纤维素对聚乙烯醇薄膜性能的影响

用稻秆制得的微晶纤维素对聚乙烯醇薄膜进行改性。考察了微晶纤维素添加量对微晶纤维素/聚乙烯醇复合膜性能的影响。结果表明,随着微晶纤维素含量的增加,复合膜的拉伸强度和断裂伸长率呈现先增加后降低的趋势,当微晶纤维素质量分数为5%时,这两种力学性能达到最好。同时微晶纤维素的加入,也可以明显提高聚乙烯醇薄膜的热稳定性。     

纳米纤维素/羟丙基甲基纤维素复合膜的制备与性能研究

为开发纤维素基可降解膜材料,以酸解微晶纤维素的方式制备了纳米纤维素(NCC),并以其为增强相,羟丙基甲基纤维素(HPMC)为成膜基质,甘油为增塑剂,通过流延法制备了复合膜。考察了NCC质量分数对复合膜性能的影响,所得NCC的产率为37. 42%,结晶度较微晶纤维素(MCC)有所提高。复合膜的形貌、结晶结构、化学键分析结果显示,NCC在基质中均匀分散,NCC与HPMC之间存在着较强的相互作用。性能测试结果表明,当NCC质量分数为8%时,复合膜的抗拉强度提高了50. 61%,水蒸气透过率下降了15. 27%,阻氧性能提高了36. 04%;因此,NCC可有效提高HPMC膜的力学性能和阻隔性能,且对其透光率也有所改善。     

纳米微晶纤维素增强羟丙基纤维素复合膜的力学性能和透光度的研究

采用酸碱处理竹原纤维并辅以超声分散制备纳米微晶纤维素（NCC）,采用溶液浇铸/水分挥发的成型方法制备了纳米微晶纤维素增强羟丙基纤维素（HPC）全纤维素纳米复合膜.研究了NCC/HPC复合膜的力学性能、透光度以及热稳定性.随着纳米微晶纤维素含量的增加,复合膜的拉伸强度、拉伸模量、储能模量和热稳定性逐渐增大,与纯羟丙基纤维素膜相比,当纳米微晶纤维素质量分数为60％时,纳米复合膜的拉伸强度提高了8.5倍,拉伸模量提高了3.9倍,储能模量提高了3.7倍,而NCC/HPC复合膜的透光度没有出现明显的下降.     

醋酸纤维素/壳聚糖复合膜制备与性能优化

为拓展醋酸纤维素(CA)在可降解包装材料中的应用,采用溶液共混法制备了醋酸纤维素(CA)和壳聚糖(CS)复合膜,研究了CS含量对CA/CS二元复合膜性能的影响。通过观察并分析复合膜的形貌、断面结构、化学键发现,CS能够充分结合膜内外的孔隙结构,两者之间强烈的相互作用增强了复合膜的各项性能。性能测试结果表明,当CS含量为10%时,复合膜的力学性能达到最大,断裂伸长率及抗拉强度分别增加12.37%和38.62 MPa,降解损失率提高了50.14%。同时,抑制了大肠杆菌及金黄色葡萄球菌的生长,抗菌率最高能够达到73.9%和54.6%。因此,CS在提高CA膜的力学性能和降解性能的同时,还赋予了复合膜优异的抗菌性。     

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。     

大豆蛋白纳米二氧化钛复合膜的制备及性能研究

以十二烷基磺酸钠为分散剂,采用超声波分散技术将不同掺杂比的纳米二氧化钛引入大豆蛋白成膜液中,用流延法制得分散均匀的纳米复合膜.随着纳米二氧化钛用量的增加,复合膜的抗拉强度和断裂伸长率先增大后减小,透湿性和透氧性则按先减小后增大的趋势变化.当纳米二氧化钛质量为大豆蛋白1/200时,复合膜的抗拉强度和断裂伸长率都达到最大值,分别比大豆蛋白膜提高了106%和112%;而复合膜的透氧系数则最低,比大豆蛋白膜低了近7.5倍.     

温度对羟甲基纤维素/明胶复合膜性能的影响

将明胶作为原料(基体),甘油作为增塑剂,羟甲基纤维素(Hydroxymethyl cellulose,HMC)作为增强相,制备一系列不同含量的HMC/明胶复合膜。置于5、15、25、35(±1)℃的环境中,测试其拉伸强度(tensile strength)、断裂伸长率(elongation at break)、水蒸气透过系数(water vapour permeability,WVP)、水溶性(water solubility)和失水率,研究温度对HMC/明胶复合膜性能的影响。结果表明,温度对复合膜的性能影响较大,当温度为35℃时,拉伸强度最大(28. 51～88. 98 MPa),但断裂伸长率较低(3. 7%～33. 8%);当温度为0℃时,拉伸强度最低(4. 79～28. 31 MPa),断裂伸长率较大(32. 9%～107. 8%)。因此,低温(0℃)时,断裂伸长率较大,但拉伸强度较小,高温时(35℃)则相反;在低温或常温时,WVP趋势差别均较小,当温度为35℃时,WVP值较大;随温度的升高,水溶性逐渐增加;由105℃时的失水率可知,1%的HMC/明胶复合膜的含水率最大,随着HMC的继续加入,含水量逐渐减小。     

纤维素纳米晶/热塑性聚氨酯复合材料的性能研究

采用硫酸水解法制备了纤维素纳米晶,并用于增强热塑性聚氨酯弹性体。通过XRD、红外光谱、DMA和AFM等表征手段对纤维素纳米晶的表面基团以及溶液共混法制备的纤维素纳米晶/聚氨酯复合材料的微观结构和力学性能进行了研究。结果表明,质量分数2%的纤维素纳米晶能够在聚氨酯基体中均匀分散,复合材料的拉伸强度为纯聚氨酯薄膜的184%,且断裂伸长率没有损失。含有质量分数5%纤维素纳米晶的复合材料呈现特殊的相结构,此时复合材料的储能模量最大,玻璃化转变温度最高。