纤维素溶剂研究现状及应用前景

对传统纤维素溶剂和目前研究开发的几种新溶剂体系的溶解机理和特点作了综述.特别对纤维素溶剂N-甲基吗啉-N-氧化物(NM-MO)的溶剂特点、溶解机理和溶解工艺等作了重点介绍.     

不同溶剂溶解制备纤维素溶液及其流变性能

分别采用N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)离子液体(ILS)、二甲基乙酰胺/氯化锂(DMAc/LiCl)、NaOH/尿素(Urea)以及传统的铜乙二胺(CED,铜氨法)和二硫化碳/氢氧化钠(CS2/NaOH,黏胶法)6种不同的溶剂体系溶解纤维素得到均匀的纤维素溶液,研究相同条件下不同纤维素溶液的稳态和动态流变性能。结果表明,所有纤维素溶液均属于假塑性流体,表观黏度随剪切速率的增大而降低;CED和CS2/NaOH溶剂体系制得的纤维素溶液加工性能相对较好,但对纤维素大分子的破坏性相对较强;NMMO和ILS溶剂体系制得的纤维素溶液加工性能相对较差,但对纤维素大分子的破坏性相对较小;DMAc/LiCl和NaOH/Urea溶剂体系制得的纤维素溶液的加工性能和对纤维素大分子的破坏性则介于传统溶剂体系(CED及CS2/NaOH)和新型溶剂体系(NMMO及ILS)之间。     

纤维素在氯化锂／N，N—二甲基乙酰胺溶剂体系中的溶解作用：均相溶解动力学

本文基于纤维素结晶度变化，研究了微晶纤维素Avicel pH-101和蔗渣纤维在非等温条件下和在氯化锂/N，N-二甲基乙酰胺溶剂体系中的溶解速率常数和活化参数的变化。结果显示：纤维素溶解速率常数和活化参数对纤维素的聚合度无明显依赖性。在试验条件下，当纤维素与混合溶剂接触3小时后，在纤维素与溶剂分子之间则开始形成某种络合作用。此外，将本次试验结果和实际工业应用之间的关系进行了讨论。     

不同交联类型Lyocell纤维的溶解体系

探究不同交联类型Lyocell纤维在铜乙二胺、氯化锂/N,N-二甲基乙酰胺（LiCl/DMAc）、1-烯丙基-3-甲基氯化咪唑/二甲基亚砜（[AMIM]Cl/DMSO）、硫氰化钾/乙二胺（KSCN/EDA）、NaOH/尿素/水等体系中的溶解情况，发现G100纤维能够在铜乙二胺体系、LiCl/DMAc体系以及[AMIM]Cl/DMSO体系中完全溶解，LF纤维只能在[AMIM]Cl/DMSO体系中完全溶解，而A100纤维能够在KSCN/EDA体系、NaOH/尿素/水体系以及[AMIM]Cl/DMSO体系中完全溶解，当溶解时长为72 h时，三种Lyocell纤维在[AMIM]Cl/DMSO体系中均能完全溶解。应用Lyocell纤维溶解体系，以绝对黏度为指标，证明了氢氧化钠处理对交联型Lyocell纤维交联的影响。     

静电纺间位芳纶纤维的制备及其性能

以N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）为溶剂,加入LiCl和CaCl2制备2种溶解体系,研究了间位芳纶纤维在2种溶解体系中的溶解性能及芳纶溶液的静电纺丝性能。间位芳纶纤维在N,N-二甲基乙酰胺中只能发生有限溶胀,氯化盐的加入有利于芳纶纤维的快速溶解。盐的种类及质量分数对纤维的溶解量、溶解时间以及溶液的黏度具有重要的影响。利用制得的溶液,采用高压静电纺丝技术制备了直径100～500nm的纳米芳纶纤维,纳米纤维直径随纺丝溶液质量分数和盐质量分数的增加而增大。以LiCl/DMAc为溶解体系制得的纳米纤维的均匀性随黏度增大而逐渐提高,且纤维形貌优于在CaCl2/DMAc溶解体系中制得的纤维,但以CaCl2/DMAc溶解体系制得的纳米纤维其热性能明显优于LiCl/DMAc溶解体系纺得的纳米纤维。LiCl/DMAc溶解体系中芳纶溶液质量分数为11％时,制得的纳米芳纶纤维非织造布的力学性能最优。     

NMMO溶剂溶解丝素、纤维素及其混合膜的制备

研究丝素、纤维素用N-甲基吗啉氧化物(NMMO)水溶液的溶解工艺，并成功地制备了丝素，纤维素混合膜。     

废旧棉/涤混纺织物的组分快速分离及其含量测定

基于高效溶解纤维素的低黏度离子液体/共溶剂体系,提出了一种废旧棉/涤(PET)混纺织物的组分分离与含量测定方法。考察了离子液体与共溶剂的种类及比例对废旧棉/涤混纺织物各组分的溶解能力、溶液黏度及分离过程对回收组分结构与性能的影响规律。结果表明:1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐/二甲基亚砜(质量比为1:1)共溶剂体系可选择性高效溶解棉/涤混纺织物中的纤维素成分,所得纤维素溶液黏度较低,经简单过滤即可实现棉/涤混纺织物中纤维素和PET的高效分离,该溶解分离过程在25~60 ℃即可实现,纤维素组分几乎不降解,可进一步加工成膜、纤维及凝胶微球等材料,未经预粉碎的废旧织物分离后回收的PET纤维形态完整,纯度高。该方法不仅能实现棉/涤混纺织物的组分分离,而且能准确测定棉(纤维素)和涤(PET)组成含量,有助于废旧纺织物的高效回收与再利用,具有重要的应用前景。     

离子液体溶解细菌纤维素工艺优化及性能

为提供一种新型高效的细菌纤维素(Bacterial cellulose,BC)溶解途径,本文以投料量、复合溶剂配比、溶解温度为实验因素,对离子液体咪唑类氯盐氯化-1-烯丙基-3-甲基-咪唑(1-allyl-3-methylimidazolium chloride,AmimCl)和1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)溶解BC工艺进行优化,并对溶解后的BC进行再生处理,利用傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR)、X-射线衍射(X-Ray Diffraction,XRD)、扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)及热重-差示扫描量热(Thermogravimetric Analysis-Differential Scanning Calorimetry,TG-DSC)对AmimCl溶解再生前后BC的化学基团、结晶度、表面形貌及热性能进行了分析。结果表明,离子液体AmimCl溶解BC最优工艺为:溶解温度为110 ℃,复合溶剂比为AmimCL:DMI=8:2,溶解时间为11 h,此条件下BC/IL溶液中BC质量分数可达6.5%。离子液体AmimCl溶解BC属于物理过程,不破坏其基本结构,溶解再生后的BC结晶度及热性能有所降低,纤维表面出现很多裂缝及孔洞,微纤丝堆积变得松散。本研究为BC实际应用过程中难溶解的问题提供了新的思路,为BC改性奠定了理论及技术基础。     

氢氧化钠/硫脲/尿素溶解法定量分析棉/再生纤维素纤维产品

用氧氧化钠/硫脲/尿素混合溶剂测定棉与再生纤维素纤维双组分混纺产品的混纺比,确定了最佳溶解条件为:预冷温度-9℃,溶解时间30 min,该溶剂体系为7.5%/6%/8%氢氧化钠/硫脲/尿素.该测定方法简便快速,准确度高,可操作性强,所使用的溶剂普遍、价格低、无毒.     

氢氧化钠活化前后纤维素在离子液体/DMSO溶剂体系中溶解性能的变化

研究了棉短绒纤维和针叶木纤维经氢氧化钠活化后对其在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯代盐([BMIN]Cl)与二甲基亚砜(DMSO)共容积体系中溶解度的影响。研究结果表明棉短绒纤维和针叶木纤维活化后在该溶解体系的溶解度分别从3.9%、2.8%提高到7.1%、5.0%,比未活化前增大了近1倍,说明这两种纤维素用氢氧化钠活化后在离子液体中更易溶解。活化的棉短绒纤维和未活化的棉短绒纤维在溶解再生后聚合度分别从612、578下降至423、350,分别降低了30.8%、39.4%;活化的针叶木纤维和未活化的针叶木纤维在溶解再生后聚合度则分别从736、704下降至607、502,降低了17.5%、28.7%.红外光谱证实离子液体[BMIN]Cl/DMSO溶解体系为纤维素的非衍生化溶剂。X-射线衍射(XRD)实验证实经过氢氧化钠活化处理的纤维素相比未经过活化处理的纤维素衍射峰强度降低得更厉害,说明在氢氧化钠活化过程中也能降低纤维素的结晶度,有助于纤维素在离子液体中的溶解。     

The dissolution behaviour of native phosphocaseinate as a function of concentration and temperature using a rheological approach

A simplified method to study native phosphocaseinate dissolution was developed. The method involved dispersing powder in distilled water at a constant shear rate. The use of a Stress Tech Rheometer equipped with a custom-built paddle stirrer permitted the determination of the viscosity during the dissolution. The viscosity profiles obtained highlighted the dissolution stages of the powder including particle wetting, and then swelling followed by a slow disintegration and dissolution of the particles. Using this method, the viscosities of native phosphocaseinate suspensions were followed as a function of protein concentration, temperature and dissolution time. Indeed, the best knowledge of the dissolution properties could be one way to extend the application of this high protein content powder: the principal limitation of this powder being its poor dissolution ability.     

羊毛角蛋白的提取

将生化用新型精细二硫键还原剂TCEP(三羧乙基膦)应用于羊毛角蛋白的提取.探讨了在羊毛角蛋白的提取过程中,温度和十二烷基硫酸钠(SDS)对羊毛的最终溶解时间和最终溶解率的作用.温度对羊毛溶解所需时间和最终溶解率的影响非常大.SDS可以加快羊毛溶解速度,但对羊毛的最终溶解率影响不大.当温度较低(＜70℃)时,SDS对羊毛的最终溶解率有很大影响;当温度较高(＞70℃)时,SDS对羊毛的最终溶解率无明显影响.羊毛溶解所需时间几乎不受SDS量的影响,可见随着SDS量的增加,其起到的助溶作用增加不明显.通过显微镜观察,羊毛溶解是溶胀溶解的过程.     

阿托伐他汀钙分散片溶出度的测定

目的建立阿托伐他汀钙分散片溶出度的测定方法。方法以水为溶出介质,采用浆法(50r/min)30min取样,运用紫外-可见分光光度法测定溶出度,并考察了溶出曲线。结果样品溶出均一性良好,溶出度均>90%。结论本法可用于测定阿托伐他汀钙分散片的溶出度。     

Study on the dissolution of heat-induced ovalbumin gel in alkaline solutions relevant to the removal of fouling deposits

Heat-induced whey protein concentrate gels (HIWPCG) have previously been used to simulate milk fouling and cleaning processes. The related research has generated considerable knowledge, which is of practical interest. In the current study, heat-induced ovalbumin gels (HIOVAG) have been employed to investigate the dissolution process (related to chemical cleaning process). Both HIOVAG and HIWPCG are sensitive to NaOH solution, which is a common cleaning fluid in food industry. In contrast to the HIWPCG behavior, HIOVAG dissolution presents no optimal NaOH concentration where the rate of dissolution is highest. The dissolution temperature was found to positively influence the dissolution process of HIOVAG, i.e. the dissolution rate increased with increasing dissolution temperature. In addition, ovalbumin (OVA) concentration in HIOVAG was found to be another important factor influencing the dissolution process. However, the stirring speed (convection) and heating time had no effect in the range tested, indicating that the process was internally limited.     

超声波辅助技术在棉/涤混纺纤维定量分析中的应用

为提高纤维检测行业进行混纺纤维定量化学分析的检测效率,缩短检测时间,将超声波技术应用于棉/涤混纺纤维定量化学分析的溶解过程中,探讨了超声波频率、溶解时间、溶解温度对超声辅助溶解过程的影响,为超声波辅助溶解在混纺纤维定量分析中的应用提供支持。实验结果表明：在棉/涤混纺纤维定量化学分析中采用超声波辅助溶解可有效加快溶解速率,大幅缩短溶解时间,从而提高检测效率,很好地替代传统溶解方法;在20、28、40 kHz 超声频率辅助溶解下的实验结果均可满足实验精度要求;在超声频率为20kHz,溶解温度为50°C时,溶解 30 min 后可达到最佳溶解效果。     

亚麻籽胶的溶解特性

通过亚麻籽胶溶液静态和动态流变性质的测定 ,研究了亚麻籽胶的溶解特性。结果表明 ,亚麻籽胶在相同的溶解时间下 ,随着溶解温度的升高 ,亚麻籽胶溶液的表观粘度逐渐增大 ;在相同的溶解温度下 ,随着溶解时间的延长 ,亚麻籽胶溶液的表观粘度逐步增加到最大值后又呈下降趋势 ;在不同的溶解温度下 ,1 %的亚麻籽胶溶液达到最大粘度 1 60 0Pa·s所需时间不同 ,分别为40℃溶解 8h ,5 0℃溶解 6h,60℃溶解 4h ,70℃溶解 4h ,80℃溶解 2h ,而且其粘弹性不同 ,溶解温度越高 ,则凝胶特性越强     

不同粒度对三七粉主要有效成分体外溶出度的影响

目的分析不同粒度对三七粉末主要有效成分在体外溶出度方面的影响。方法采用高效液相色谱法法测定不同粒度三七粉末,包括粗粉(24～65目)、中粉(65～80目)和细粉(80～200目),在磷酸缓冲液、水和醋酸缓冲液中主要有效成分的溶出量,并绘制相应的溶出曲线以分析影响。结果在不同溶出介质中三七中粉和细粉在短时间内可以达到溶出平衡,而三七粗粉在30 min才达到溶出平衡;在3种溶出介质中三七中粉累积溶出度均为最大;在不同介质中三七总皂苷溶出率为:pH6.8的磷酸缓冲溶液水(pH=5.13)pH4.5的醋酸缓冲溶液。结论建议三七粉碎入药时,磨成中粉进行使用。     

模拟溶出法研究袋装口含烟烟碱口腔释放规律

为准确探究袋装口含烟中烟碱溶出规律,利用新型口腔模拟溶出装置,模拟人体消费行为,建立了一种可靠、可控的烟碱体外溶出方法。应用该方法对几种典型袋装口含烟进行研究,结果表明:①通过对模拟口腔溶出装置参数包括温度、唾液流速、唾液加入量和口腔压力的调节,烟碱的体内体外溶出释放规律基本一致,说明该方法能很好地模仿袋装口含烟中烟碱的体内溶出规律。②不同类型口含烟烟碱溶出规律都呈现先快后慢的趋势,在20 min时所有产品烟碱溶出量都能达到60%以上,最高可达80%。③无纺布对袋装口含烟的烟碱溶出有一定的阻碍作用,烟碱复合盐型袋装口含烟较烟草粉末型产品具有高的烟碱溶出率。      

基于还原法的羊毛溶解及其效果表征

为更好地表征还原法溶解羊毛的效果,在中性溶解液中溶解羊毛,对溶解产物进行分析和测量,并对溶解效果进行表征。结果表明:试剂主要作用于羊毛的皮质细胞;尿素的浓度越高,对角蛋白的溶胀效果越好,溶解率越高,当每克羊毛加入0.5 g十二烷基硫酸钠和0.510mol/L的β-巯基乙醇时,羊毛溶解率明显提高;温度对溶解也有显著影响,在一定温度下,羊毛溶解率随温度的升高而升高,但温度过高会破坏角朊大分子。     

Scorodite dissolution kinetics: implications for arsenic release

We have measured the rate of scorodite (FeAsO4.2H2O) dissolution over an environmentally relevant range of pH and temperature conditions. Dissolution rates, calculated using arsenic (As) as the reaction progress variable, were slowest at pH 3 and increased with both decreasing and increasing pH. Comparison of the pH-dependence of the dissolution rates with a scorodite stability diagram suggests that our measurements of dissolution rate at pH 2 reflect congruent dissolution, and those at and above pH 3 reflect incongruent dissolution. Because As was used as the reaction progress variable, and recognizing that As may adsorb to iron hydroxides during incongruent dissolution of scorodite, the derived rates may be underestimated. The pH and temperature dependence of scorodite dissolution rates determined in these experiments have implications for the stability of scorodite at field sites and also for the potential use of scorodite to sequester As. Although scorodite dissolution is slow, it can be enhanced by up to a half order of magnitude by increases in pH and temperature.