纤维素液晶溶液的制备及应用

为了制备纤维素高强纤维,利用纤维素、液晶基元和离子液体制备了液晶溶液作为纺丝液,并纺制了高强纤维.研究了纤维素液晶溶液的液晶性以及纺制的纤维素纤维的表面形貌和力学性能.结果显示:液晶基元的纯度大于98%,结构与预期的吻合;纤维素和液晶基元之间是通过物理力相结合而不发生化学作用;形成的纤维素液晶为近晶相.添加了液晶基元的纤维素纤维比纯纤维素纤维更细,表面均没有明显缺陷;且机械强度可达到3.00 cN/dtex,比纯纤维素纤维提高34%.     

壳聚糖/木质纤维素共混纤维的研究

通过NaOH活化木质纤维素,并将其溶解于离子液体[Bmim]Cl中,与壳聚糖共混制备壳聚糖/木质纤维素共混纤维。通过红外光谱(FT-IR)、X射线(XRD)、力学测试和扫描电镜(SEM)对材料的结构性能进行分析。结果表明,NaOH活化有效地促进了木质纤维素在离子液体中的溶解,壳聚糖的加入使得共混纤维的结晶度降低,强度降低。     

静电纺丝法制备聚苯胺/醋酸纤维素膜修饰电极

利用聚苯胺和醋酸纤维素为原料,按一定的配比配制成溶液,通过静电纺丝法修饰于铂电极表面,制备成聚苯胺/醋酸纤维素(PANI/CA)纳米纤维薄膜修饰电极(PANI/CA/Pt).采用各种电化学方法和扫描电镜(SEM)对PANI/CA纳米纤维薄膜进行了表征,并且用交流阻抗法分析了其在电极表面的动力学过程.结果表明PANI/CA纳米纤维薄膜电化学性质稳定,该修饰电极在H2SO4溶液中呈现出聚苯胺的特征峰,其SEM图显示PANI/CA纳米纤维在电极表面呈网状不规则立体分布,为构建生物传感器提供了一个良好的界面.以此为基础制备的葡萄糖氧化酶/聚苯胺/醋酸纤维素(GOx/PANI/CA/Pt)传感器对葡萄糖有良好的响应,有望制成物美价廉的生物传感器.利用静电纺丝法制备纳米纤维薄膜修饰电极并用来固定酶等蛋白质类高分子物质是一种新的可行性的方法.     

纤维素液晶溶液的织构转变及纤维制备

为了提高纤维素纤维的断裂强度,首先合成出含有6个亚甲基的液晶基元4-(ω-(甲基咪唑)烷氧基)-4′-(氰基)-(联苯),并将其溶于纤维素/AMIMCl中得到纤维素液晶溶液,进而通过干湿法纺丝工艺制备了高强度的纤维素纤维;通过磁场、正交实验和DSC研究了纤维素液晶的织构转变。结果表明:当液晶基元的质量分数为3%、温度为70～80℃、磁场强度为70～80 A/m时,扇形织构转变为球形织构,且温度为70℃、磁场强度为70 A/m和温度为80℃、磁场强度为80 A/m是织构转变的最佳条件;DSC研究结果表明在70～80℃范围内出现相转变峰,且织构转变之后峰型更尖锐,温度范围更窄;纤维素液晶纤维的断裂强度达到3.17 cN/dtex,强度提高了40%,织构转变之后纤维强度提高的范围更大。     

甲酸/氯化钙溶剂体系制备醋酸纤维素纳米纤维

醋酸纤维素(CA)纳米纤维具备原料来源丰富、生物可降解特点,可以用于分离领域、生物医学领域。然而,CA大分子氢键较多且结晶度较高,在一般溶剂中较难溶解,为CA纳米纤维制备带来困难。本文通过甲酸/氯化钙溶剂体系直接溶解CA,并制备纳米纤维,研究不同含量氯化钙等参数对CA纳米纤维形貌等影响。通过SEM观测不同纺丝参数下CA纳米纤维形貌,XRD研究去除氯化钙前后纤维膜结晶结构特点。并进行纤维膜润湿性能表征。结果显示,在纺丝液浓度20%条件下,不同氯化钙比例下,都能得到形貌较好的CA纳米纤维。去除氯化钙前后对纤维膜结构、形貌影响不大。由结果可知,甲酸/氯化钙溶剂体系可以常温溶解CA,并得到形貌较好CA纳米纤维,为CA纳米纤维制备及相关领域应用奠定基础。     

静电纺再生纤维素复合纳米纤维的制备及其性能研究

利用静电纺丝制备聚丙烯腈/醋酸纤维素(PAN/CA)复合纳米纤维膜,并依次用0.05mol/L、0.1mol/L NaOH溶液对其进行水解处理,制得聚丙烯腈/再生纤维素(PAN/RC)复合纳米纤维膜.研究表明:纺丝液流量为0.5mL/h,所施加的电压为17kV,接收距离为18cm时,制得的PAN/CA复合纳米纤维直径更均匀,成丝形态更稳定.对PAN/CA复合纳米纤维膜及PAN/RC复合纳米纤维膜分别进行电镜扫描、红外光谱分析及静态接触角测定.结果表明:水解后的复合纳米纤维形态保持稳定,PAN/CA复合纳米纤维中的醋酸纤维素的酯基在碱处理后得到有效水解,复合纳米纤维膜的静态接触角由水解前的124.7°降低为10.1°,亲水性能得到大幅提升.     

天然丝瓜络纤维在[BMIM]Cl中的溶解及再生

以碱-双氧水法处理的天然丝瓜络纤维为原料,从[BMIM]Cl中制备出再生纤维素膜。通过偏光显微镜观察天然丝瓜络纤维的溶解过程,采用红外光谱、扫描电镜、X射线衍射及力学性能等测试方法,对天然丝瓜络纤维及再生纤维素膜进行表征。结果表明,经活化的丝瓜络纤维素可快速、直接溶解在离子液体中,再生前后丝瓜络纤维素发生了从纤维素Ⅰ到纤维素Ⅱ的晶型转变。     

TEMPO介导氧化纤维素模板Zr/Si气凝胶的合成和测试

为了制备孔隙率高、降解性良好,并且在高温环境中性能良好的纤维素气凝胶,首先利用2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(TEMPO)介导氧化漂白的硫酸盐软木浆,制备纤维素微纤维(CMF);然后通过Zr~(4+)和Zr~(4+)/SiO_2溶胶前体溶液改性处理CMF以制备纤维素水凝胶;最后将水凝胶冷冻干燥获得Zr和Zr/Si杂化纤维素气凝胶。结果表明:制备得到的气凝胶,在高温化境下,Zr~(4+)能转化为耐热的氧化物,添加的SiO_2既能增加传统气凝胶结构,又能提升耐热性能;Zr~(4+)金属阳离子诱导CMF纤维自交联形成水凝胶化,TG和XRD表明Zr~(4+)和Zr~(4+)/SiO_2附着在纤维素表面上,形成了耐高温层;Zr/Si纤维素气凝胶在高温环境下比Zr纤维素气凝胶具有更好的隔热性和耐高温性能。     

基于杨絮纤维的重金属离子吸附分离和催化材料

以杨絮纤维素(PF)为基体,以硝酸铈铵为引发剂,引发丙烯腈在纤维素的羟基上自由基聚合而制备杨絮纤维-聚丙烯腈接枝共聚物(PF-g-PAN),用盐酸羟胺将聚丙烯腈中的氰基偕胺肟化,制备了聚偕胺肟功能化杨絮纤维(PF-g-PAO)。分析了PF-g-PAN、PF-g-PAO纤维的形态结构,研究了在不同pH的溶液中PF-g-PAO对重铬酸钾溶液中铬及混合重金属离子的吸附行为和机理。利用偕胺肟基团对银离子的螯合作用,制备了偕胺肟杨絮纤维纳米银复合材料(PF-g-PAO/AgNPs),研究了PF-g-PAO对Ag(Ⅰ)的吸附还原机理及复合材料PF-g-PAO/AgNPs对对硝基苯酚(4-NP)还原反应的催化作用。在4-NP 0.3mmol/L、NaBH4264mmol/L、催化剂0.25mg/mL的催化条件下,PF-g-PAO/AgNPs表现出较好的催化活性,催化还原速率常数为1.87s~(-1)·g~(-1)。     

以离子液体为溶剂制备纤维素微球

将天然纤维素溶于离子液体中,制成纤维素/离子液体溶液,并以纤维素/离子液体溶液为原料采用悬浮聚合法制备了纤维素微球。讨论了纤维素种类和质量分数、纤维素/离子液体溶液与导热油体积比、搅拌速度和制备温度对纤维素微球粒径分布的影响。结果表明,质量分数为2%的棉纤维素/离子液体溶液,以导热油为分散相,V(纤维素/离子液体溶液)∶V(导热油)=1∶50,聚乙二醇(相对分子质量600)作为分散剂,搅拌速度为500 r/min,制备温度为80℃,可制得粒径分布在0.45～0.20 mm占55%以上的纤维素微球。     

基于细菌纤维素的高效离子吸附剂的 制备及其性能研究

通过生物培养的方式制备了细菌纤维素(BC),并对其进行偕胺肟化改性制成了偕胺肟化细菌纤维素(AOBC)纳米纤维膜。对纳米纤维膜的表观形态和热力学性能进行测试,利用Cu~(2+)和Zn~(2+)溶液对纳米纤维膜的金属离子吸附性能进行研究。结果表明,改性后的AOBC纳米纤维膜的力学性能有所提高,且具有优异的离子吸附性能。AOBC纳米纤维膜对于Cu~(2+)和Zn~(2+)的最大吸附量分别为111.20mg/g和108.09mg/g。     

钾对稻秆混聚乙烯水蒸气气化特性的影响

以稻秆和稻秆混聚乙烯为研究对象,经水洗后通过浸渍法对稻秆添加钾,采用上吸式固定床反应器,重点研究了钾含量对稻秆和稻秆混聚乙烯(聚乙烯占40%)水蒸气气化的影响。结果表明:温度为850℃,水蒸气流量为2.0 g/min,稻秆中钾含量从2×10~(-4)mol/g升高至8×10~(-4)mol/g时,反应5 min内,两种燃料的H_2和CO_2产量都相应提高,CO含量降低,但总产气量增加;反应25 min后,稻秆的总产气量、产氢气量增加率分别为18.28%和4.08%,稻秆混聚乙烯时的总产气量、产氢气量增加率分别为28.76%和25.15%。     

静电纺纳米纤维素纤维膜的结构与性能表征

从废旧涤棉混纺面料中提取出纤维素,将得到的纤维素粉末与PVA、Na Cl配成纺丝液,通过静电纺丝法制备出纳米纤维素纤维膜。利用扫描电镜、红外光谱、热学性能等对纤维素膜进行基本的性能测试,结果发现,存在三种形态结构的纤维:串珠状结构纤维、缎带状结构纤维、常规形态纤维;红外光谱图具有明显的纤维素和PVA的特征;在280℃~500℃时,样品重量下降最明显,且在322.5℃时分解速率达到最大值509.1μg/min。     

酶预处理对木质纤维素纳米纤丝性能的影响

采用机械法、内切葡聚糖酶预处理/机械法、木聚糖酶预处理/机械法制备得到木质纤维素纳米纤丝,通过分析形态与结构特性探索了酶预处理过程对木质纤维素纳米纤丝性能的影响.结果表明,内切葡聚糖酶/机械法制备的木质纤维素纳米纤丝具有最高的保水值(564％)、最优的比表面积(173.71 m2/g)和最稳定的Zeta电位(-45.43 mV).内切葡聚糖酶预处理能够疏松木质纤维微观结构,利于后续机械研磨分离出更细小的纤丝.     

多孔蒙脱土/醋酸纤维素复合纤维膜的离心纺构筑及其在重金属离子吸附中的应用

为制备出一种绿色环保、重金属离子吸附性能良好的多孔醋酸纤维素(CA)复合纤维膜,选用天然吸附材料蒙脱土(MMT),以CA为基材,通过离心纺丝技术,设计制备MMT/CA多孔复合纤维膜,并将所得纤维膜应用于重金属离子吸附。采用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FTIR)、X射线光电子能谱仪(EDS)、热重分析仪(TGA)和原子吸收光谱仪(ASS)对复合纤维的形貌结构及吸附性能进行表征。结果表明:在溶剂DCM/DMSO质量配比8∶2时成功制备出具有多孔结构的MMT/CA复合纤维膜;随着MMT质量分数的增加,其Cu~(2+)吸附量也随之增大,当质量分数为3%时最大Cu~(2+)吸附量为44.243 mg/g,并且经过5次解吸循环后,仍保持有80%以上的吸附效果。     

硅藻土/纤维素复合助滤剂在微污染原水处理中的应用

以硅藻土和纤维素为原料,通过溶胶-凝胶法制备出了新型硅藻土/纤维素复合助滤剂,探究了各种制备条件对助滤剂的影响,并在高岭土悬浊液中对硅藻土、纤维素和硅藻土/纤维素的助滤性能进行了比较,同时研究了硅藻土/纤维素助滤剂对实际微污染水过滤的影响。研究结果表明:复合助滤剂的最佳制备条件为纤硅比0.67,氨水浓度5.0×10^-4mol/L,蒸馏水/纤维素40 mL/g,EtOH/硅藻土20 mL/g,60℃恒温水浴;硅藻土/纤维素复合助滤剂的助滤性能要明显优于硅藻土和纤维素助滤剂;在微污染原水直接过滤过程中,投加硅藻土/纤维素助滤剂可提高各微污染物的去除率,结合微滤膜深度处理工艺,最终出水水质满足《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)的要求。     

“高温喷射流场对纤维素溶液丝条超细拉伸机理研究”项目通过天津市科委验收

<正>由天津工业大学庄旭品副教授主持完成的天津市应用基础及前沿技术研究计划项目"高温喷射流场对纤维素溶液丝条超细拉伸机理研究"于2013年7月26日通过市科委组织的专家验收.该项目着眼于纤维素超细纤维的广泛应用及目前制备方法的缺陷,提出了一种新型纳米纤维制备方法——溶液喷射纺丝方法,并根据纤维素溶液浓度低、粘度大、溶剂不易挥发等特点,采用助挥发剂、使用载体聚合物、皮芯溶液喷射纺丝等技术制备了纤维素纳米纤维;利用高速气流场模拟和实验验证等方法对其成形机理进行了研究,分析了溶液喷射纤维素纳米纤维的成形机理及其影响因     

电纺GO/纤维素纳米复合膜的性能研究及分析

采用石墨烯(GO)含量分别为0%、1%、3%、5%、7%的GO/纤维素溶液纺制GO/纤维素复合纳米膜,探讨电纺GO/纤维素复合纳米膜的制备工艺及性能。对GO/纤维素纳米膜进行XRD、抗紫外、发热、电学等结构表征和性能测试,测试结果表明:GO的加入可明显改善纤维的导热性能和抗紫外性能,并且随着GO含量的增加,电纺GO/纤维素纳米复合膜的导热性能和抗紫外性能不断增加;但是也会给膜带来一些缺陷,如抗静电性能下降以及膜的强力降低。总体来说,GO/纤维素复合材料提高了普通纤维素膜的价值,使其具有了更广阔的应用前景。     

新型纤维素基螯合纤维的制备与吸附性能

为了发展水处理的途径,制备了β-环糊精改性的新型纤维素基螯合纤维.运用原子吸收光谱和紫外光谱考察了其对模拟水样中重金属离子(Cu2+)和有机染料(中性红)的吸附性能.实验结果表明,螯合纤维对Cu2+吸附率达6.24 mg/g,符合Langmuir吸附模型;对中性红也具有较强的包结能力.该鏊合纤维水处理能力强,制备简单,操作简便,有潜在的应用价值.     

大豆分离蛋白/纤维素/淀粉复合可食性膜的制备及性能研究

以大豆分离蛋白(SPI)为主要原料,添加一定量的羧甲基纤维素(CMC)和豌豆淀粉(PS)制备大豆分离蛋白/纤维素/淀粉三元复合可食性膜,研究了成膜工艺条件,并对复合膜进行红外表征.实验结果表明:复合膜的最佳工艺条件为大豆分离蛋白量为50%(总质量)、纤维素和淀粉比例为3 1、甘油含量为30%(以大豆蛋白量计)、改性温度为70℃.红外光谱表征显示,SPI/CMC/PS三元复合可食用膜相溶性好,表明该工艺参数是可行的.