纳米微晶纤维素导电薄膜的制备及性能表征

探讨了利用3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)改性的多壁碳纳米管(MWCNTs)制备纳米微晶纤维素(NCC)的导电薄膜。首先将NCC溶解在Na OH-尿素-水的混合体系中,然后向该体系添加改性的MWCNTs并经超声分散后刮膜成型,分别利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、万能材料试验机、紫外可见分光光度计和电导率仪表征导电薄膜的形貌结构及导电性能。结果表明,经MPS改性后的MWCNTs可在导电薄膜中获得良好的分散性能,当改性MWCNTs质量分数≤6%时,未在导电薄膜内观察到明显的团聚现象;改性MWCNTs的添加对NCC基材的化学结构影响并不明显;当改性MWCNTs质量分数为10%时,导电薄膜的结晶度可提高44. 8%,对于波长为200~550 nm的光线吸收能力均明显增强,抗张强度下降57. 8%。添加质量分数6%的改性MWCNTs的导电薄膜的电导率可达4. 66 mS/cm,但对应的电阻率仅为214. 6Ω·cm。     

纤维素基柔性压力传感器及其性能表征

利用3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行改性,通过水浴成型制备形状可逆的纤维素/MWCNTs空间导电网络并用作柔性压力传感器;利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)对压力传感器的性能进行表征,探讨了MPS改性MWCNTs的结合牢度及该压力传感器的力学性能和灵敏度。结果表明,MPS改性MWCNTs可均匀分散在纤维素基材表面,使得传感器结构中羟基和C—H单元增多,但对基材的结晶结构影响不显著;含10 wt%MPS改性MWCNTs的压力传感器经20次洗涤后的电阻值较洗涤前仅提高了7.7%,导电性能略微降低;当应变量为55%、MPS改性MWCNTs含量由1 wt%增至10 wt%时,压力传感器所需应力提高了180.3%,达87.2 kPa;压力传感器的灵敏度总体随着MPS改性MWCNTs含量的增加而提高,当MPS改性MWCNTs含量为10 wt%时,外界压强从0提高至30 kPa会使压力传感器电阻值降低63.2%。     

TG酶和羟丙基甲基纤维素改善乳清蛋白可食膜性能

以乳清浓缩蛋白(WPC)为基料,通过添加羟丙基甲基纤维素(HPMC,添加量为蛋白质量的5%~25%)和转谷氨酰胺酶(TG酶)对膜的性能进行改良,研究HPMC的添加量和转谷氨酰胺酶的交联作用对复合膜性能的影响。结果表明:HPMC能显著提高蛋白膜的抗拉强度,降低复合膜的断裂伸长率(p<0.05),TG酶能有效改善乳清蛋白-羟丙基甲基纤维素复合膜的柔韧性。当HPMC的添加量为乳清蛋白的20%时,复合膜的抗拉强度较好,表观光滑平整。制备WPC-HPMC复合膜进行奶茶粉、方便面调料包、油包,苏打饼干的初步包装实验,研究了包装产品在储藏12 d期间质量变化情况。结论:乳清蛋白-羟丙基甲基纤维素复合膜具有一定包装应用潜能。     

高直链玉米淀粉/羟丙基甲基纤维素可食性膜的制备及性能研究

以高直链玉米淀粉(HACS)和羟丙基甲基纤维素(HPMC)为主要成膜基材,采用溶液流延法制备了HACS/HPMC可食性膜。研究了不同配比的HACS与HPMC对可食性膜的结晶性能、力学性能、亲水性能和水蒸气阻隔性能等的影响。结果表明,随着HPMC比例的增大,HACS与HPMC之间的氢键作用减弱,复合膜的水溶性增大,连续相由HACS转变为HPMC,但HACS与HPMC的相容性变差。HPMC可有效降低可食性膜的结晶程度并抑制其在储藏过程中的老化。在复合膜中,当HACS与HPMC比例为8∶2时,可食性膜具有最大抗拉强度(7.5 MPa)、断裂伸长率(14.7%)、水接触角(84.33°)和最低水蒸气透过系数(2.17×10~(-10 )g·m·m~(-2)·s~(-1)·Pa~(-1))。纯HACS膜和纯HPMC膜的透光性能均优于HACS/HPMC复合膜。     

半纤维素-甲基纤维素复合膜的制备及其性能分析

将甲基纤维素和山梨醇分别添加到半纤维素中制备半纤维素-甲基纤维素复合膜及半纤维素-山梨醇复合膜,对复合膜的成膜性和强度性能进行分析,并探讨半纤维素-甲基纤维素及半纤维素-山梨醇混合溶液的粒径和Zeta电位。结果表明,随着甲基纤维素质量分数增加,半纤维素-甲基纤维素混合溶液粒径先增大后减小;Zeta电位则随着甲基纤维素质量分数的增加先降低后提高,甲基纤维素质量分数为75%时,半纤维素-甲基纤维素混合溶液的Zeta电位达到最小值。当甲基纤维素质量分数为35%时,可形成完整的半纤维素-甲基纤维素复合膜,增加甲基纤维素质量分数,复合膜强度提高;当甲基纤维素质量分数为75%时,复合膜强度最大,但继续增加甲基纤维素的质量分数,复合膜强度降低。山梨醇质量分数为35%～50%时,可形成完整的半纤维素-山梨醇复合膜,且随着山梨醇质量分数增加,复合膜强度降低。     

乳清浓缩蛋白-羟丙基甲基纤维素复合膜研究

基于乳清蛋白和羟丙基甲基纤维素2种生物材料的成膜性能,应用羟丙基甲基纤维素和转谷氨酰胺酶(TG)研究乳清浓缩蛋白(WPC)-羟丙基甲基纤维素(HPMC)复合膜的制备和性质。通过比较研究乳清蛋白膜、羟丙基甲基纤维素膜、乳清浓缩蛋白-羟丙基甲基纤维素混合膜和TG交联复合膜的成膜性能,揭示羟丙基甲基纤维素和转谷氨酰胺酶交联作用对乳清浓缩蛋白膜功能性质的修饰作用。结果显示:乳清浓缩蛋白-羟丙基甲基纤维素复合膜较乳清浓缩蛋白膜更坚韧,抗拉强度增大,断裂伸长率降低,并且溶解度增加,对水蒸气和可见光的屏障性能无显著变化。转谷氨酰胺酶促使复合膜的表面微观结构更致密,进一步提升了乳清浓缩蛋白-羟丙基甲基纤维素的机械性能。     

魔芋葡甘聚糖与羟丙基甲基纤维素复配体系流变行为研究

以魔芋葡甘聚糖(KGM)和羟丙基甲基纤维素(HPMC)复配体系为研究对象,使用旋转流变仪对复配体系进行稳态剪切、频率和温度扫描测试,分析溶液质量分数和复配比对KGM/HPMC复配体系黏度和流变特性的影响。结果表明,KGM/HPMC复配体系为非牛顿流体,体系质量分数和KGM含量的增加,使复配溶液的流动性降低,黏度增加。在溶胶态,KGM和HPMC分子链通过疏水相互作用,形成排列更为致密的结构。增加体系质量分数和KGM含量,均有利于维持该结构的稳定性。在低质量分数体系中,提高KGM含量有利于形成热致凝胶;而在高质量分数体系中,提高HPMC含量有利于形成热致凝胶。     

锰掺杂ZnS/石墨烯/纤维素复合材料的制备及光催化性能

以硝酸锌(Zn(NO_3)_2·6H_2O)为锌源,以硫化钠(Na_2S·9H_2O)为硫源,通过一步水热法制备得到未掺杂和锰掺杂的石墨烯(GO)修饰的ZnS量子点,并同步将其负载于纤维素纤维上,得到具有优良光催化性能的纤维素纤维。探究了GO添加量、Mn~(2+)掺杂量对ZnS/GO/纤维素复合材料光催化性能的影响。通过扫描电镜(SEM)、激光共聚焦显微镜(CLSM)、荧光光谱(PL)、紫外-可见光分光光度计(UV-vis)对量子点纤维素材料进行分析表征。同时,采用甲基橙(MO)作为光催化底物,探究了纤维素复合材料的光催化性能及循环使用性能。结果表明,在光催化15 min内ZnS/GO/纤维素复合材料可将甲基橙光催化降解完全,而锰掺杂后的复合材料在光催化10 min内就已将甲基橙降解趋于完全;ZnS/GO/纤维素复合材料和Mn:ZnS/GO/纤维素复合材料具有优异的循环使用性能,样品经循环使用10次后,光催化30 min内甲基橙的光催化降解率仍可达到57%。     

基于棉秆的离子液体溶解及其全纤维素复合材料的制备与性能研究

采用离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐{[BMIM]Cl}溶解棉秆纤维(CSF)制成溶剂,将棉秆皮纤维作为增强材料与所制得的溶剂复合制备全纤维素复合材料(ACC)。考察了温度、纤维素质量分数对纤维素/[BMIM]Cl体系黏度和复合材料力学性能的影响。采用偏光热台显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、FT-IR对棉秆纤维的溶解及复合材料结构进行表征。结果表明:在同一温度下,纤维素/[BMIMI]Cl体系黏度随着纤维素质量分数的增加呈现剧增趋势;在同一质量分数下,其黏度随着温度的升高呈下降趋势。当温度为105℃、纤维素溶液质量分数为8%时,全纤维素复合材料的拉伸强度达到最大值,为45.23 MPa。     

纤维素纤维干法纺丝

本发明是关于纤维素的干法纺丝。笔者曾以“新型的可成型纤维素溶液及其制法”为题,于1976年7月16日发表于法国专利76/22080号,专利记述了含有甲醛的二甲基亚砜的可成型的天然纤维素溶液,溶液中纤维素聚合度至少为400,纤维素浓度至少为6％(纤维素重量/二甲基亚砜体积)、甲醛/纤维素的重量比为0.2～2,甲醛含水份5000ppm(重量)以下。     

纤维素基气敏传感器的制备及其应用研究进展北大核心

纤维素作为世界上来源最广、含量最丰富的可降解、可再生绿色材料,其研究价值显而易见。近年来,基于纤维素材料的气敏传感器研究受到了国内外学者的广泛关注,并取得了长足的进展。本文主要介绍了基于纳米纤维素及其复合材料的气敏传感器制备方法。同时,对基于纳米纤维素材料的气敏传感器在环境监测、医疗卫生、食品安全领域的应用进行了分析和总结。     

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。     

羧甲基纤维素/聚苯胺复合凝胶球的制备及性能

以金属离子化合物FeCl_3为交联剂和氧化剂,采用物理交联法一步合成羧甲基纤维素/聚苯胺复合导电凝胶球,通过FT-IR、SEM和EDS对复合凝胶的分子结构和微观形貌进行表征;凝胶的失水率和电导率主要由FeCl_3、羧甲基纤维素和苯磺酸钠的浓度控制,当羧甲基纤维素浓度为4.5%、FeCl_3浓度为0.5mol/L和苯磺酸钠浓度为0.4mol/L时,凝胶的失水率为30.2%,具有最佳电导率5.2×10~(-3)S/cm。凝胶对甲基蓝的吸附比较稳定,在不同浓度的甲基蓝溶液中,吸附率保持在30%~50%左右,甲基蓝初始浓度在最大值14mg/L时,吸附量达到最大值17.58mg/g。     

TEMPO氧化纤维素/CdS纳米复合材料的制备与表征

分别对桉木浆纤维和棉浆纤维进行TEMPO(2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧化物自由基)氧化,并采用原位复合法,将TEMPO氧化后的桉木浆纤维和棉浆纤维与前躯体溶液CdCl2和Na2S进行反应,制备了TEMPO氧化纤维素/CdS纳米复合材料.利用原子吸收光谱(AAS)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)对纳米复合材料进行表征.结果表明,TEMPO氧化后的桉木浆纤维和棉浆纤维复合的Cd2+含量均较高,复合的CdS颗粒为立方晶型;TEMPO氧化桉木浆纤维上复合的CdS颗粒粒径为50～100 nm,TEMPO氧化棉浆纤维上复合的CdS颗粒粒径为50 nm左右.与TEMPO氧化桉木浆纤维相比,TEMPO氧化棉浆纤维上复合的CdS晶粒尺寸更小、分布更均一.     

棉秆皮微晶纤维素/β-环糊精气凝胶纤维的制备及吸附性能

棉秆皮微晶纤维素和β环糊精在尿素体系下低温溶解制备纺丝溶液,以湿法纺丝和冷冻干燥法制备棉秆皮微晶纤维素/β-环糊精气凝胶纤维,用以吸附染料废水中的亚甲基蓝。采用单因素方法分析确定了β-环糊精添加量,以及吸附条件对亚甲基蓝吸附量的影响。结果表明：棉秆皮微晶纤维素与β-环糊精质量比为5∶2,吸附温度20℃,吸附时间5 h, pH值=7时,制备的气凝胶纤维吸附效果好;染液质量浓度为50 mg/L时,棉秆皮微晶纤维素/β-环糊精气凝胶纤维对亚甲基蓝的吸附量最大,为56 mg/g;吸附过程符合准二级吸附动力学模型和Langmuir吸附等温线模型。扫描电镜结果说明添加β-环糊精的气凝胶纤维孔径比纯棉秆皮微晶纤维素气凝胶纤维孔径更大,形状更规则,对染料废水中亚甲基蓝的吸附效果更好。     

纤维素接枝环糊精水凝胶的制备及其性能研究

以环氧氯丙烷作为化学交联剂,在碱性均相纤维素溶液中,将β-环糊精接枝到微晶纤维素上,合成了接枝β-环糊精的功能性纤维素基水凝胶。研究了水凝胶的溶胀动力学和温敏性能,发现该水凝胶对温度敏感。考察了该水凝胶对甲基橙、亚甲基蓝的吸附性能,实验结果表明,接枝β-环糊精的纤维素基水凝胶对甲基橙和亚甲基蓝具有很好的吸附效果,其吸附容量分别达到3.48mg/g、1.42mg/g,其脱附性能也较好。并运用差热扫描(DSC)、热重(TGA)和扫描电镜(SEM)对该水凝胶进行分析。     

导电聚合物-纤维素纤维复合材料研究新进展

导电聚合物与纤维素纤维的复合可实现功能互补,相应复合材料具有较大利用潜力。本文概述了近年来导电聚合物 纤维素纤维复合材料研究的一些新进展。导电聚合物 纤维素纤维复合材料的制备方法有：原位液相化学聚合法、气相化学聚合法、喷墨打印法、聚电解质吸附法、层层自组装法、吸附胶团聚合法、电化学聚合法等。不同方法各具特色,亦有交叉性与重叠性。其中,原位液相化学聚合法因制备过程简单、成本较低和环境友好而备受关注,已有的研究进展为复合材料在功能纸和水体净化材料等方面的应用奠定了理论基础。在对新进展进行概述的基础上,提出了今后导电聚合物 纤维素纤维复合材料具有发展潜力的研究方向。     

TG酶添加方式对乳清浓缩蛋白-羟丙基甲基纤维素复合膜成膜性能的影响

为了研究转谷氨酰胺酶(TG)改性乳清浓缩蛋白(WPC)-羟丙基甲基纤维素(HPMC)混合膜的最佳成膜方式,文章在制备WPC-HPMC混合膜的不同阶段添加TG酶,研究复合膜和成膜溶液的成膜性能以及结构表征。将WPC与HPMC混合后添加TG酶交联,制备WPC-HPMC-TG膜。调整TG酶的添加方式,将TG酶与WPC交联后添加HPMC,制备WPC-TG-HPMC膜。SDS-PAGE结果证实TG酶可以促进蛋白质分子间发生交联,形成大分子聚合物。FTIR分析结果表明,TG酶交联乳清蛋白能够引起蛋白质二级结构发生改变。与WPC-HPMC-TG膜相比,WPC-TG-HPMC膜具有更好的机械性能和流变性能,这说明TG酶交联WPC的能力强于TG酶交联WPC-HPMC混合物。因此,TG酶合适的添加方式对改善WPC-HPMC混合膜的成膜特性具有积极的影响。     

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。     

导电微纳纤维复合纱的制备及其气敏特性

为开发高质量的气敏传感器,利用水浴静电纺丝法制备以涤纶(PET)为芯纱,聚酰胺6(PA6)纳米纤维为包覆层的微纳纤维复合纱(MNY),基于原位聚合方法对MNY进行连续导电处理,制备微纳米纤维复合纱/聚苯胺(MNY/PANI)复合导电纱,以此作为气敏元件,同时将相同参数下制备的PET/PANI复合导电纱也作为气敏元件进行对照,探究不同结构纱线之间气敏效果的差异。研究结果表明：MNY具备良好的皮芯结构,经导电处理后MNY表面均匀分布了聚苯胺颗粒,MNY/PANI的电导率最高可达7.53 S/cm;相比于PET/PANI气敏元件,MNY/PANI气敏元件因其纳米结构的高比表面积对NH₃的灵敏度更高,能表现出更好的响应-恢复效果,重复性和稳定性更好,已初步具备了作为优良气敏元件的条件。