含木质素的纤维素纳米纤丝的预处理工艺及研究进展

本文重点介绍了制备含木质素的纤维素纳米纤丝的预处理工艺及特点,包括酸法、碱法、2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物（TEMPO）氧化法、酶法和低共熔溶剂法等预处理技术,总结了制备的含木质素的纤维素纳米纤丝的特性,并展望了含木质素的纤维素纳米纤丝制备和应用的未来发展方向。     

利用对甲苯磺酸脱木素及制备纳米纤维素

利用对甲苯磺酸处理桉木连续脱木素及制备纳米纤维素,通过单因素实验法优化工艺,讨论了脱木素和制备纳米纤维素的反应条件,通过粒径与zata电位分析仪、扫描电镜、透射电镜、X-射线衍射仪和傅里叶变换红外光谱分析仪对CNCs进行表征,分析了纳米纤维素的特征.结果表明,在80％对甲苯磺酸(p-TsOH)浓度、80℃反应温度和20...     

纤维素纳米晶体虹彩膜的制备

纤维素纳米晶体（CNC）可形成具有虹彩现象的膜材料,但低强度降低了其光学应用价值。本研究以漂白阔叶木溶解浆为原料,采用硫酸法制得棒状CNC;以一级棉浆为原料,采用TEMPO氧化配合高压均质化处理制得长丝状纤维素纳米纤丝（NFC）。然后共混CNC和NFC制得具有较高抗张强度的共混虹彩膜。研究结果表明,当NFC与CNC配比为1∶1~2∶1时,NFC-CNC共混虹彩膜的抗张强度达到最佳值;且NFC-CNC共混虹彩膜的热稳定性优于纯CNC膜和纯NFC膜。     

无机盐电解质对纳米纤维素流变性能的影响

本课题研究了不同阴阳离子的无机盐电解质对纳米纤维素悬浮液流变性能的影响。结果表明,纤维素纳米纤丝（CNF）和纤维素纳米晶体（CNC）悬浮液具有“剪切稀化”行为,剪切速率由0.01 s^-1增加到1000 s^-1时,悬浮液黏度从1000 Pa·s持续降至0.1 Pa·s。纳米纤维素悬浮液中添加不同价态的金属盐NaCl、MgCl₂、AlCl₃、Na₂CO₃和Na₃PO₄,随着金属盐添加量从0.001 mol/L增加到0.5 mol/L,纳米纤维素表面的双电层被破坏,静电排斥力减弱,使纳米纤维素颗粒沉积聚集,纳米纤维素悬浮液出现凝胶化现象。此外,随着阳离子强度的增加凝胶化越来越明显,悬浮液黏度增大,储能模量和损耗模量也随之增加。相反,受金属离子“静电排斥效应”的影响,随着阴离子强度的增加悬浮液黏度和模量变化不大,阴离子对纳米纤维素表面形成的双电层结构没有明显的破坏,无法明显降低纳米纤维素之间的作用。因而,阴离子强度的增加对纳米纤维素悬浮液凝胶化作用不明显。     

干燥方式对氯化钠预处理后纤维素纳米纤丝再分散性能的影响

本研究利用氢键阻滞剂氯化钠对制备的纤维素纳米纤丝（CNF）进行了干燥前预处理,探讨了真空干燥和冷冻干燥两种干燥方式对CNF再分散性能的影响,借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪、多重光散射分析仪、流变仪对CNF的性能进行了分析表征。结果表明,真空干燥（55℃）可以促进氯化钠的氢键阻滞作用,采用氯化钠预处理后,真空干燥得到CNF的结晶度为64.7%,相比冷冻干燥（-84℃）处理的CNF的结晶度（66.7%）降低了2个百分点。真空干燥所得CNF水溶液再分散性能较高,真空干燥后水溶液再分散的CNF稳定性指数在0~0.45之间,相比冷冻干燥处理的CNF稳定性指数范围（0~4.5）要小。采用氯化钠预处理有利于提高CNF再分散悬浮液的稳定性,经过氯化钠预处理后真空干燥CNF的表观黏度明显低于经冷冻干燥CNF的表观黏度。     

纤维素纳米纤丝/普鲁兰酶体系对淀粉膜性能的影响研究

本研究分析了纤维素纳米纤丝（CNF）/普鲁兰酶（Pul）体系对淀粉膜性能的影响。结果表明,CNF/Pul体系处理后的淀粉具有更高的短程有序性及更多的双螺旋结构,且淀粉晶型中出现了B型特征峰。CNF/Pul体系处理后得到的淀粉膜具有良好的表面均匀性和机械性能,该膜的拉伸强度从2.44 MPa（Nature-StF）增至7.32 MPa（CNF/Pul-StF）,增加了2倍。光/水蒸气透过率测试结果表明,CNF/Pul体系处理后的淀粉膜具有更好的光学透过性,且对水蒸气阻隔性能有一定的增强作用。CNF/Pul体系处理后淀粉膜的光学透过率从49.3%~51.2%（Nature-StF）增至56.1%~60.1%（CNF/Pul-StF）,且水蒸气透过系数从9.26×10^-12 g·cm/(Pa·s·cm²)（Nature-StF）减至6.33×10^-12 g·cm/(Pa·s·cm²)（CNF/Pul-StF）。     

纳米纤维素制备的研究进展

近年来,资源与环境问题越来越受到人们的关注。开发利用可再生资源以替代煤、石油等化石资源成为必然的趋势。天然纤维是自然界中分布最广的可再生的生物高分子物质。由其制备得到的纳米纤维素是一种绿色、环境友好的纳米材料,具有一些独特的性能,如可再生、可生物降解及良好的机械性能等。纳米纤维素的制备研究对新型材料的发展具有重要的意义。本文介绍纳米纤维素的制备方法及研究进展。     

纳米纤维素制备方法的研究现状

纳米纤维素由于其生物可降解性、低密度、高机械性能和可再生性而受到广泛关注。本文主要介绍了由木材或农业/林业剩余物生产的纳米纤维素的分类及制备方法,包括制备纤维素纳米晶体的无机酸水解法和酶水解法以及有机酸水解法、固体酸水解法、离子液体法、低共熔溶剂法和美国高附加值制浆法(American value added pulping,AVAP)等新型制备方法,同时介绍了制备纤维素纳米纤丝常用的预处理法和后续机械处理法,其中预处理法主要包括氧化、酶、有机酸、高碘酸盐氧化、低共熔溶剂、离子液体和溶剂辅助等多种预处理手段。最后分析了纳米纤维素的制备方法中亟待解决的问题,并展望了纳米纤维素的广阔应用前景。     

不同形态纳米纤维素的制备方法研究进展

纳米纤维素是某一维度上为纳米尺寸的一种高分子聚合物,具有出色的可降解性、热稳定性、生物可相容性等优异特性,受到学者们的广泛关注.纳米纤维素的形态对其结构、性能具有重要影响.该文总结了4种不同形态的纳米纤维素[纳米纤维素晶(cellulose nanocrystal,CNC)、纤维素纳米纤丝(cellulose nano...     

纳米纤维素作为药物载体的研究进展

药物载体(Drug Delivery)通常由高分子纳米材料构成,可以控制药物释放速率,实现药物靶向运输功能.纳米纤维素具有良好的生物相容性、低毒性和可降解性等优良性能,可作为一种理想的新型药物载体材料.本文总结了近几年纤维素纳米晶体、纤维素纳米纤丝、细菌纤维素等作为药物载体的研究进展,并对其与药物分子的结合方式做了简单...     

对甲基苯磺酸水解-高压均质法制备多尺度木质纤维素纳米纤丝

以杨木化学机械浆为原料,采用对甲基苯磺酸水解-高压均质法制备木质纤维素纳米纤丝（LCNF）;研究对甲基苯磺酸水解过程中木质素脱除规律及残余木质素对LCNF微观形态、尺寸、结晶结构和热稳定性的影响。结果表明,对甲基苯磺酸水解能有效去除木质素,削弱纤维间结合力,有利于高压均质过程中的微纤丝解离分散。与纤维原料相比,LCNF的无定形区遭到破坏,结晶度由43.9%增至66.0%。通过酸水解可以调控残余木质素含量,进而控制高压均质后LCNF的平均宽度,实现多尺度LCNF的制备。LCNF的木质素含量越低,LCNF分散性越好、尺寸越均一。当残余木质素含量为4.89%时,LCNF平均宽度最小（10.6 nm）,最大热失重降解温度（Tmax）在350～360℃。     

稻草低温p-TsOH制浆性能研究

对稻草进行对甲苯磺酸(p-TsOH)一步法制浆和两步法制浆,并与碱法制浆进行对比,探讨了p-TsOH法制浆的可行性。结果表明,与碱法稻草浆相比,p-TsOH稻草浆的得率更高,成纸的松厚度及强度更好;p-TsOH两步法制浆可以进一步提高木质素脱除率,且浆料纤维断裂少,平均纤维长度更长。其中,稀碱-p-TsOH两步法制浆(N-P45T70t60)比p-TsOH一步法制浆(P45T70t60)的木质素脱除率高12.7个百分点,成纸的抗张指数和耐破指数分别高4.52 N·m/g和0.653 kPa·m~2/g,耐破指数与碱法稻草浆成纸相当。     

荆树皮栲胶/纤维素-聚乙烯亚胺气凝胶吸附阿散酸的研究

以纤维素为原料,采用NaOH/尿素/水混合溶液溶解纤维素,通过溶胶-凝胶法将荆树皮栲胶（BWT）和聚乙烯亚胺（PEI）接枝到纤维素上以制备荆树皮栲胶/纤维素-聚乙烯亚胺气凝胶（（Cell/BWT）@PEI）,通过扫描电子显微镜（SEM）、比表面积（BET）分析、热分析（TG-DTG）等手段对其进行结构表征和性能分析,并且研究了其对阿散酸（p-ASA）的吸附性能。结果表明,（Cell/BWT）@PEI比表面积为190.5 m2/g,孔径为15.2 nm,具有较好的热稳定性;当p-ASA初始质量浓度为100 mg/L、溶液pH值为5.0、吸附时间为360 min、吸附温度为25℃、（Cell/BWT）@PEI投加量为0.4 g/L时,（Cell/BWT）@PEI对p-ASA的平衡吸附容量（Qe）为163.3 mg/g,去除率为65.3%;(Cell/BWT)@PEI对p-ASA的吸附为化学吸附,Freundlich等温吸附方程更适于描述（Cell/BWT）@PEI对p-ASA的吸附,且吸附过程自发进行;吸附再生实验结果表明,循环再生5次后,（Cell/BWT）@PEI对p-ASA的Qe为1...     

旧报纸基含木质素CNC和CNF的综合制备与表征

本研究以旧报纸为原料,采用硫酸水解法制备了含木质素纤维素纳米晶体（LCNC）,随后利用超声辅助球磨法将酸解沉淀的木质纤维素固体残渣（LCSR）解纤成含木质素纤维素纳米纤丝（LCNF）,实现了LCNC和LCNF的综合制备,综合产率高达85%以上。采用多种手段对LCNC和LCNF样品的结构特性进行分析表征。结果表明,LCNC呈棒状晶体结构,LCNF呈长丝状结构,木质素以球状颗粒存在于LCNC和LCNF中。LCNC平均长度和宽度分别为143.6和24.8 nm,LCNF的平均直径为16.2 nm。X射线衍射仪（XRD）结果显示LCNC和LCNF均保留纤维素I型结构,且木质素含量越高,其结晶度越低。同时,木质素本身的高疏水性和热稳定性使得木质素含量大的LCNC和LCNF具有更好的疏水性和热稳定性。     

甲酸水解法清洁制备纳米纤维素及其功能性应用和展望

纳米纤维素是一种绿色可再生的生物基纳米材料,由于其特殊的物化性质备受学术界和工业界的广泛关注。清洁高效的纳米纤维素制备方法的建立对实现其规模化生产和商业化应用尤为重要。本文主要综述了甲酸水解法清洁制备纳米纤维素的研究进展。与传统的无机强酸水解法相比,甲酸水解法制备纳米纤维素的主要优点包括：甲酸易回收和回用,可确保整个制备过程的清洁;甲酸在水解纤维素的同时,也与纤维素表面羟基发生反应,从而在纤维素表面引入酯基,同步实现纳米纤维素的制备与表面改性;通过反应条件的控制,可实现纳米纤维素形貌和性质的可控制备。此外,本文还概括介绍了甲酸水解法制备的纳米纤维素的功能性应用和展望。由于其特殊的表面性质,甲酸水解法制备的纳米纤维素在构建异质膜器件、Pickering乳液,以及橡胶和塑料复合材料加填等领域具有广阔的应用前景。     

双醛改性纤维素纳米纤丝增强木质素水凝胶及其耐温耐盐性能研究

将双醛纤维素纳米纤丝（DA-CNF）应用到木质素水凝胶的制备中,利用DA-CNF在水凝胶中的互穿网络作用以及醛基与碱木质素酚羟基发生缩合反应,从而达到增强木质素水凝胶强度的目的。傅里叶变换红外光谱（FT-IR）分析结果表明,聚乙二醇二缩水甘油醚（PEGDGE-500）以及DA-CNF与木质素发生了反应;扫描电子显微镜（SEM）分析结果表明,添加DA-CNF后,木质素水凝胶的结构呈多孔性;添加DA-CNF能够显著改善木质素水凝胶的物理强度、热稳定性和耐温耐盐性能,当DA-CNF添加量为2.0%时,木质素水凝胶拉伸应力由69 kPa提高至175 kPa,压缩应力由0.18 MPa提高至1.5 MPa,初始降解温度由209℃提高到248℃。DA-CNF增强的木质素水凝胶具有较高的耐温耐盐特性,在150℃、pH值=9的20万矿化度的盐水中老化20天后,其质量保留率仍可达86.4%,且具有较好的pH适应性。综上所述,DA-CNF增强的木质素水凝胶具有潜在的油田封堵应用潜力。     

氨化纤维素基气凝胶的制备及其对阿散酸的吸附行为研究

以纤维素为原料,利用表面氨化交联聚乙烯亚胺(PEI)制备了一种对阿散酸(p-ASA)具有高效吸附效果的功能化纤维素基气凝胶(Cell@PEI)。结果表明,三维块状的Cell@PEI具有独特的多孔结构、较大的比表面积(241.4 m²/g),且PEI的引入丰富了气凝胶表面的官能团,增强了Cell@PEI中的静电和氢键相互作用,促进了其对p-ASA的吸附。Cell@PEI对p-ASA的吸附符合Freundlich吸附等温模型和准二级吸附动力学模型,最大吸附量为205.6 mg/g。利用NaOH溶液对Cell@PEI气凝胶进行解吸再生5次后,其对p-ASA的去除率仍在70%以上。