海藻酸钠/羧基化纤维素复合气凝胶的保暖性能北大核心

为探究多糖基气凝胶的保暖性能,用高碘酸钠、亚氯酸钠将棉织物纤维素C2、C3位羟基氧化成羧基,高速粉碎后,得到羧基化纤维素纳米微纤(CCNF)。经冷冻干燥,将CCNF制成羧基化纤维素气凝胶(CCA)。将海藻酸钠(SA)与CCNF制成复合气凝胶(SA/CCA),通过不同方法将钙离子引入复合气凝胶,以改善其性能。结果表明:CCNF质量分数为2.0%的CCA,其导热系数为0.100 0 W/(m·K),是棉织物、涤纶织物和尼龙织物的55.93%、58.1%和57.37%;随着CCNF质量分数由0.5%提高到4.0%,CCA导热系数由0.124 8 W/(m·K)降为0.041 9 W/(m·K)。SA/CCA中,H4B的导热系数为0.032 6 W/(m·K),归因于孔隙率高且结构均匀,没有明显裂痕和孔洞结构,降低了内部空气流动;且不同面料制备保暖服装时,H4B与聚酰亚胺泡沫(PI)复合时导热系数最低,为0.037 0 W/(m·K)。     

氧化石墨烯复合气凝胶的制备及其对铜离子的吸附性能

文章以海藻酸钠(SA)与氧化石墨烯(GO)为原料,碳酸钙和葡萄糖酸内酯为交联剂,利用溶液共混法及冷冻干燥技术制备了海藻酸钠/氧化石墨烯(SA/GO)复合气凝胶。对制备的气凝胶进行了结构表征和机械性能研究,并探讨了其对铜离子的吸附性能。结果表明:气凝胶内部具有丰富稳定的三维网状结构,压缩性能随着氧化石墨烯的增加不断增强。当GO质量分数为3%时,SA/GO复合气凝胶对铜离子的吸附效果较好,相对纯海藻酸钠气凝胶提高了35.9%,且其吸附行为符合准二级动力学模型。     

柠檬酸改性氧化棉织物对重金属离子的高效吸附

采用高碘酸钠(Na IO)、亚氯酸钠(Na Cl_4O_2)两步氧化法,将棉织物纤维素的C_2和C_3位羟基选择性氧化为羧基,然后利用柠檬酸(CA)对其进行改性,制备高羧基含量的织物,并将其用于吸附水中的重金属离子。筛选了Na IO_4氧化时间,探讨了CA浓度、铅离子(Pb~(2+))溶液p H、Pb~(2+)初始浓度、吸附时间以及重金属离子种类对改性棉织物吸附性能的影响。结果表明:Na IO_4氧化时间为2 h时,棉织物上引入大量羧基且保持织物形态不变。CA改性织物对Pb~(2+)的吸附能力随CA浓度的提高而增强,在p H=4时,CA_(70)-POCF_2对Pb~(2+)的平衡吸附量为166.22 mg/g;吸附符合Langmuir吸附等温线,遵循准二级动力学模型。此外,CA_(70)-POCF_2对Pb~(2+)、Cu~(2+)和Cr~(6+)混合重金属溶液也具有良好的吸附能力。     

用于染料吸附的甲基纤维素基气凝胶材料的制备及性能

针对印染废水的严重污染问题,选择刚果红(CR)和亚甲基蓝(MB)作为目标吸附物,开发了一种基于甲基纤维素(MC)和壳聚糖(CS)的复合气凝胶吸附材料(MC/CS)。考察了制备过程中MC/CS的成分配比、戊二醛浓度、交联温度及气凝胶密度等参数对甲基纤维素基气凝胶吸附材料的吸附能力和压缩强度的影响,并优化了其制备工艺。结果表明:当MC/CS质量配比为6∶4,戊二醛浓度5%,交联温度50℃时,所得气凝胶密度为10 mg/cm~3时,它对CR和MB具有优异的吸附能力,静态饱和吸附量分别达到518.12和237.86 mg/g,此时气凝胶的压缩强度达到1.57 kPa,使用后可保持形态结构完整。     

纤维素/MXene复合气凝胶的制备及其对亚甲基蓝的吸附机制

将新型二维纳米材料掺杂进凝胶三维结构框架材料得到复合凝胶，可以增强凝胶对亚甲基蓝染料(MB)吸附能力，对于研究去除印染废水具有重要意义。以微晶纤维素为凝胶框架材料，MXene(MX)为功能掺杂剂，通过冷冻干燥法制备纤维素/MXene复合气凝胶。利用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、EDS元素分析等表征其微观形貌及化学结构，并探究对亚甲基蓝的吸附作用。结果表明：制备的MXene呈现二维层状结构，掺杂后复合气凝胶呈现三维多孔结构，且MXene的加入提高了复合气凝胶的孔隙率；复合气凝胶的吸附效果远远高于纯纤维素气凝胶，对亚甲基蓝的吸附率高达80%;当温度为20℃,染料溶液初始质量浓度为50 mg/L时，复合气凝胶质量为100 mg,吸附效果最佳，通过动力学模型拟合分析，复合气凝胶吸附亚甲基蓝染料主要吸附过程为化学吸附。     

羧基丁苯胶/封闭聚氨酯的制备及其对纸张的防水增强作用

以咪唑为端异氰酸酯基封闭剂制备封闭聚氨酯(BPU)预聚体,然后以羧基丁苯胶水溶液进行反相乳化,并加入交联剂制得水分散羧基丁苯胶/封闭聚氨酯(CSBL/BPU)纸张防水增强剂。CSBL/BPU的综合性能与BPU封闭率、羧基丁苯胶与封闭聚氨酯的比例、交联剂含量及复合乳液添加量有关,当封闭率BR10%、m(BPU):m(CSBL)=2:1、ω(交联剂)=2%、ω(乳液)=8%时,纸张具有良好的防水性能、黏合强度和机械性能。     

SA/GO/HBP-NH_2复合气凝胶制备及吸附性研究

以海藻酸钠(SA)、氧化石墨烯(GO)、端氨基超支化聚合物(HBP-NH_2)为基材,采用溶胶-凝胶法和冷冻干燥技术制备了SA/GO/HBP-NH_2复合气凝胶。对复合气凝胶的制备机理、形貌特征、力学性能以及金属离子吸附能力进行了分析与测试。研究结果表明:SA/GO/HBP-NH_2复合气凝胶3组分之间主要通过SA与GO间的氢键及GO与HBP-NH_2间的酰胺键作用而结合,GO-HBP-NH_2均匀地分散在气凝胶体系中。当复合气凝胶体系质量浓度为2.0%,3组分SA、GO、HBP-NH_2质量配比为2.00∶0.06∶0.08时,复合气凝胶的压缩强度可达593.91 kPa,密度为23.06 mg/cm~3,孔隙率为82.09%。在3组分的协同作用下,复合气凝胶对于Cu~(2+)、Pb~(2+)、Co~(2+)、Cd~(2+)这4种金属离子的吸附效果明显优于单一组分的气凝胶材料。     

含硫改性壳聚糖/NCC复合气凝胶的制备及其在废水中应用

本文以纳米结晶纤维素(NCC)和含硫改性壳聚糖为原料,合成含硫改性壳聚糖气凝胶和含硫改性壳聚糖/NCC复合气凝胶。通过扫描电镜(SEM)和比表面积(BET)对两种气凝胶的形貌和结构进行了分析;并通过改变溶液的pH值、初始浓度、吸附时间和吸附剂用量等吸附条件,探究了气凝胶对Hg~(2+)的吸附情况。实验结果表明,与含硫改性壳聚糖气凝胶相比,复合气凝胶的比表面积增大了10.37%;在pH为5、吸附剂用量30.0 mg和Hg~(2+)溶液初始浓度为100mg/L时,复合气凝胶的最大吸附容量达到最大为242.3 mg/g,比含硫改性壳聚糖气凝胶增加了2.02%;并且复合气凝胶对Hg~(2+)的吸附过程符合准二级动力学模型,同时复合气凝胶能用脱附剂EDTA脱附再生。     

高聚合度Q-PDE阳离子改性棉的无盐染色

用自制高聚合度季铵型阳离子改性剂Q-PDE对棉织物进行改性处理,研究了改性前后棉纤维在水溶液中Zeta电位的变化及改性前后棉纤维的表面微观形态。采用活性染料无盐染色,优化了改性剂质量分数,评价了改性棉织物的染色性能。结果表明:改性后棉纤维表面带正电荷,且改性均匀、纤维表面无损伤;当改性剂质量分数为4%(omf)时,改性棉织物活性染料无盐染色的固色率和K/S值较好,匀染性优良,色光变化小,且耐洗色牢度及耐摩擦色牢度较未改性棉织物高。     

淀粉-硬脂酸复合物改性PCC的制备及其应用

针对造纸常用填料沉淀碳酸钙(PCC)加填量较大时纸张强度严重下降的问题,利用淀粉-硬脂酸复合物同时添加交联剂六偏磷酸钠的方法对PCC进行表面改性,研究改性PCC制备工艺及改性PCC和未改性PCC对纸张物理性能的影响.结果表明,当淀粉用量为PCC质繁的25%,淀粉质量分数为3.0%.硬脂酸用量为PCC质量的4.0%,交联剂用量为PCC质量的1.0%时,制得的改性PCC性能较好.相同灰分含最下,与加填未改性PCC纸张相比,加填改性PCC纸张的抗张指数、耐破指数、撕裂指数和白度性能更佳.     

三乙烯四胺改性腈纶的酸性深蓝5R染色

为提高腈纶酸性染料染色性能,采用三乙烯四胺对腈纶纤维进行接枝改性。探究了NaCl和染料用量、pH值、染色温度、染色时间对改性腈纶酸性深蓝5R染色性能的影响,并分析了其吸附动力学和热力学特性,测试了酸性染料的上染百分率和K/S值。结果表明,在100℃条件下,当染料质量分数为2%(omf),pH值5,保温染色40 min时,改性腈纶酸性深蓝5R的上染百分率可达到99.86%;染料上染改性腈纶的速率很快,其吸附符合Langmuir+Nernst热力学吸附模型。     

1，2，3，4-丁烷四羧酸对粘胶纤维酯化交联反应的研究

采用多元羧酸交联剂1,2,3,4-丁烷四羧酸(BTCA)对粘胶纤维进行酯化交联处理,分析了交联温度、时间和BTCA质量分数对粘胶纤维酯化交联反应的影响,并进一步探讨了交联处理对粘胶纤维力学性能的影响,红外光谱证实BTCA与粘胶纤维之同发生了酯化反应.升高交联温度和延长交联时间可以使BTCA与粘胶纤维较充分地发生酯化反应,大大提高-COOH转化率.随着交联温度的升高、交联时间的延长、BTCA质量分数的增大,粘胶纤维的湿模量逐渐增大;经质量分数为8%的BTCA在180℃下交联3 min后,粘胶纤维的湿模量为15.28 cN/dtex,湿断裂强度达到最大值,提高率为23.73%.     

海藻酸钠/改性氧化石墨烯微孔气凝胶纤维制备与吸附性能

为提升海藻酸钠(SA)/氧化石墨烯(GO)复合纤维对阳离子染料的吸附性能及其力学性能,以轻质碳酸钙作为成孔剂,马来酸酐接枝氧化石墨烯(MAH-GO)微粒作为增强剂,SA作为基体,采用湿法纺丝与冷冻干燥法,经酸性置换制备SA/MAH-GO微孔气凝胶纤维,并对其化学结构、形貌和粒度进行分析,探讨了MAH-GO质量分数对微孔气凝胶纤维断裂强度的影响,采用吸附动力学及吸附等温线模型对吸附实验数据进行拟合分析。结果表明：MAH-GO质量分数为0.5%时,SA/MAH-GO微孔气凝胶纤维的拉伸断裂强度最优,为0.513 cN/dtex,与SA/GO气凝胶纤维断裂强度相比提高了11.51%,其吸附过程符合准二级吸附动力学模型,主要受到化学吸附机制控制,对亚甲基蓝最大吸附量可达2 400.66 mg/g。     

纤维素纳米纤维/纳米蒙脱土复合气凝胶制备及其结构与性能

针对纤维素纳米纤维(CNF)气凝胶易燃、强力低等问题,利用纳米蒙脱土(MMT)共混改性纤维素纳米纤维,基于冷冻干燥的方法制备阻燃隔热的CNF/MMT复合气凝胶。研究了MMT质量分数对CNF/MMT复合气凝胶形貌结构、压缩性能、热稳定性、热导率和阻燃性能的影响。结果表明:MMT的引入使气凝胶具有更加紧密的片层结构,气凝胶力学性能、热稳定性和阻燃性能得到改善;在MMT质量分数为50%时,CNF/MMT复合气凝胶的表观密度最大且仅为0.016 8 g/cm³,应变为10%的应力最大为12.45 kPa,应变为70%的应力最大为77.93 kPa,导热系数最大为 0.04 W/(m·K); 气凝胶中MMT质量分数不低于42.9%时,复合基气凝胶的极限氧指数得到明显提升。     

碳纳米管质量分数对纳米芳纶复合气凝胶纤维电磁屏蔽性能的影响

为了研究碳纳米管(CNTs)的质量分数对纳米芳纶(ANF)复合气凝胶纤维的电磁屏蔽性能的影响。将CNTs与ANF分散在通过二甲基亚砜(DMSO)中,改变CNTs与ANF的比例。对复合气凝胶纤维的力学性能、导电性能、微观形貌、 X射线光电子能谱、红外光谱、热失重等性能进行测试,确定实验范围内的CNTs的最佳参数。结果表明：当CNTs在分散液中的质量分数达到25%时,复合气凝胶纤维的电磁屏蔽效能达到-18 dB。CNTs/ANF复合气凝胶纤维可以屏蔽80%的电磁波,满足工业要求。     

羧基化改性静电纺天然棕色棉纤维素膜的金属铜离子吸附性能

为探究静电纺纤维素膜对重金属离子的吸附性能,在用静电纺成功制备天然棕色棉纤维素膜的基础上,进行了Cu~(2+)吸附性能的研究。结果表明:静电纺纤维素膜材料和原棉纤维相比具有很高的Cu~(2+)吸附能力,在不同p H值条件下可分别达到原棉的3~5倍;静电纺纤维素膜经羧基化改性后,可极大提高Cu~(2+)的吸附容量,在此条件下静电纺纤维素膜吸附量可高达约250 mg/g;羧基化改性静电纺纤维素膜对Cu~(2+)的吸附具有快速性,80%以上的吸附量可在16 s左右完成;羧基化改性静电纺纤维素膜对Cu~(2+)的吸附具有饱和性和单分子层吸附特性;制备的羧基化静电纺纤维素膜的理论单层饱和吸附量为526.3 mg/g,Langmuir特征常数为7.133×10~(-6)L/mg。     

疏水亲油型纳米纤维素气凝胶的制备与吸油性能研究

本研究以不同方法制备的针叶木纳米纤维素（CNF、ECNF和TCNF）为原料,通过冷冻干燥法制备纳米纤维素气凝胶,并利用硬脂酰氯（SAC）溶液浸渍法对其进行疏水改性。采用激光粒度仪、X射线衍射分析仪、Zeta电位仪测定了纳米纤维素的粒径分布、结晶度及电荷密度,并对疏水改性前后气凝胶的密度、孔隙率、结构形貌、疏水性能及吸油性能进行了分析和研究。结果表明,TCNF粒径及电荷分布较为均匀;SAC改性不会影响纳米纤维素气凝胶轻质、多孔的特性,改性后的气凝胶表现出优异的疏水性和良好的吸油性,其中S-ECNFA的疏水性最佳,表面水接触角（CA）可达151.6°;S-TCNFA对4种不同密度的油吸附能力最强,其中对食用油的吸油量可达48.96 g/g气凝胶,经5次循环使用后,对食用油的吸油量仍可达初次吸油量的60.8%,具有较好的循环使用性能。     

氮掺杂纤维素基碳气凝胶对染料吸附的影响

采用尿素改性与冷冻干燥法相结合的方式制备了可循环使用的氮掺杂纤维素基气凝胶,并对该气凝胶进行碳化得到氮掺杂纤维素基碳气凝胶(N-CCA)。分析了N-CCA的形貌和结构特征,并对废水中阳离子染料亚甲基蓝(MB)和阴离子染料刚果红(CR)的吸附性能进行了研究。SEM、XRD、氮气吸附脱附仪测试结果表明,经过尿素改性后,纤维素基碳气凝胶形貌发生重组,孔隙结构更加紧密,石墨化程度降低,比表面积增加,有利于提高染料去除能力。通过紫外可见分光光度计测试表明,改性后的N-CCA对阳离子染料MB的吸附能力略微下降,但对阴离子染料CR的吸附能力提升明显,从改性之前的87.12mg/g增加到360.63 mg/g。N-CCA材料具有选择性吸附性解,循环使用5次,CR去除率保持在98%以上。     

掺杂改性纤维素复合气凝胶的制备及吸附性能

为提高纤维素材料在废水处理中的吸附性能，利用蒙脱土（MMT）和壳聚糖（CS）对再生纤维素（RC）掺杂改性，制备了多元复合气凝胶。对气凝胶结构进行了表征，评价了气凝胶对重金属离子的吸附性能。结果表明：CS的加入增强了与纤维素分子的作用力，能构建具有均匀微孔结构的复合气凝胶，提高了气凝胶的机械性能及其孔隙率，降低了密度。相对于纯RC气凝胶，复合气凝胶对重金属离子的吸附性能明显提升，其中RC-MMT-CS复合气凝胶对Pb~(2+)、Cd~(2+)、Co~(2+)和Cu~(2+)的最大吸附量分别达到220.9、153.1、134.5、65.5 mg/g，是RC-MMT复合气凝胶的1.4、1.5、1.6、2.1倍，RC气凝胶的12.3、10.0、10.6、6.7倍。同时，RC-MMT-CS复合气凝胶具有良好的再生利用性能，5次循环后对4种重金属离子的吸附能力仍均能保持在75%以上。     

琼脂-纳米SiO_2气凝胶的制备及在卷烟滤嘴中的应用

为开发卷烟减害新材料,向琼脂基质中加入不同量的纳米SiO_2,采用溶胶-凝胶法制备了系列琼脂-纳米SiO_2气凝胶材料,对材料形貌和微结构进行了表征;采用模拟烟气吸附试验考察了材料对巴豆醛的吸附效果,并通过二元复合滤棒的形式考察了Agar-SiO_2-60%(气凝胶中纳米SiO_2的质量分数为60%)在卷烟滤嘴中的应用效果。结果表明:(1)该材料呈三维网络多孔结构,比表面积为73.62～424.75m~2/g,平均孔径为23.46～10.38 nm。(2)当气凝胶中纳米SiO_2的质量分数从0依次增加到20%、40%、60%、80%时,琼脂-纳米SiO_2气凝胶对巴豆醛的吸附量从1.65 mg/g依次增加到3.13、4.35、8.91、13.80 mg/g。(3)卷烟滤棒中Agar-SiO_2-60%添加量为30 mg/支时,试验卷烟主流烟气常规指标基本无变化,有害成分NNK、NH_3以及巴豆醛释放量较对照卷烟分别降低12.8%、11.3%和9.5%,烟气危害性指数降低0.6,且感官品质未下降。