纤维素的改性及应用研究进展

纤维素是世界上最丰富、来源分布最广泛的可再生生物资源,成本低、生物性能良好,但由于其本身结构紧密,分子间存在氢键,不溶于大多数溶剂,导致无法很好地被利用。纤维素在使用前,均要预处理,目前的预处理方法包含物理预处理、化学预处理、生物预处理和溶剂预处理。物理预处理包括机械处理、超声处理、低温破碎、蒸汽爆破、热处理;化学预处理包括酸和碱处理两种。纤维素的改性根据来源可以分为植物纤维素和细菌纤维素,植物纤维素的改性分为物理改性和化学改性,物理改性包括聚电解质吸附和非电解质吸附,化学改性分为小分子改性和接枝改性,其中小分子改性包括纤维素表面亲水和疏水改性两种,接枝改性包括"grafting from"和"grafting onto"两种;细菌纤维的改性主要包括原位改性和非原位改性两种。对纤维素衍生物在能源、电子、环保、生物医用和食品行业方面的应用进行了阐述,并对纤维素的未来发展趋势进行了展望。     

一种新的环糊精接枝聚硅氧烷毛细管气相色谱固定相的分离性能

合成了一种新的环糊精接枝聚硅氧烷衍生物,单环(2,6-二-O-苄基-3-O-丙基(3'))-六环(2,6-二-O-苄基-3-O-甲基)-β-环糊精接枝聚硅氧烷衍生物,并考察了其毛细管气相色谱性能.结果表明其对一些二取代苯的位置异构体及一些光学异构体具有分离能力,是一种良好的毛细管气相色谱固定相.研究发现将环糊精衍生物接枝聚硅氧烷以及将未接枝的环糊精衍生物与OV-7混涂均可降低环糊精衍生物的极性.在较低的测试温度下,环糊精接枝聚硅氧烷固定相的分离能力比未接枝的环糊精衍生物及其与OV-7混涂固定相的分离能力强,而在高温下,三者的分离能力接近.氢硅烷化反应是降低环糊精衍生物使用温度的有效方法.     

改性纤维素增强丙烯酰胺水凝胶的合成与拉伸性能研究

采用水媒法制备了低取代度羧甲基纤维素,并用接枝聚合法制备了改性纤维素/丙烯酰胺水凝胶,考察了单体质量比、取代度等对水凝胶拉伸性能的影响.结果表明:对于接枝聚合反应,采用低取代度羧甲基纤维素可以提高纤维素的有效用量;当交联剂用量为180 mg/L、引发剂1 300 mg/L、低取代度羧甲基纤维素和丙烯酰胺质量比在1∶4 ～ 1∶4.5之间、单体质量分数为30%时,合成水凝胶的拉伸强度达到0.28 MPa;在此基础上,适量添加15%的淀粉可使水凝胶拉伸强度达到0.47 MPa;添加1%二氧化钛可使水凝胶拉伸强度达到0.38 MPa.     

抗菌纤维素/纤维素纤维的研究进展

介绍了常用的无机抗菌剂和有机抗菌剂的种类及其抗菌机理,阐述了载银抗菌纤维素、纳米TiO2抗菌纤维素、季铵盐类抗菌纤维素、壳聚糖改性抗菌纤维素等抗菌纤维素及其在纺织工业、膜材料等方面的应用.指出了根据所选抗菌剂的不同,通过化学或物理方法可对纤维素和纤维素纤维进行抗菌改性.绒毛浆是一次性卫生用品吸水性垫层用绒毛化的纤维素纤维,对绒毛浆进行抗菌性改性能够提高绒毛浆的品质和功能.提出了可用于绒毛浆纤维抗菌性改性的抗菌剂和可能的方法,抗菌纤维素纤维改性在绒毛浆生产和应用中存在潜在应用前景.同时,提出了抗菌纤维素/纤维素纤维在生产和应用中存在的问题和解决办法.     

环糊精醛类衍生物的合成及其对肌酐的吸附

为考察环糊精及其醛类衍生物对肌酐的吸附作用,制备新型肌酐吸附剂,采用化学改性的方法合成了3种环糊精醛类衍生物（单、二、全取代）,考察了其对肌酐的吸附性能。结果表明：它们对肌酐的吸附在4h内完成;吸附剂用量越大,吸附效果越好;吸附容量随肌酐质量浓度增大而提高;吸附能力为二取代环糊精醛〉单取代环糊精醛〉全取代环糊精醛〉环糊精;吸附机理为化学吸附与包舍反应的协同作用。     

新型环糊精-蚕丝纤维的合成及其包合性能

为制备新型蚕丝功能纤维,用环糊精对其接枝改性。首先合成了6位环糊精单醛,然后通过还原氨化反应将其接枝到蚕丝纤维,合成了包合药物β-苯丙烯酸的接枝β-CD蚕丝功能纤维,测定了其包合稳定性常数和热力学参数,研究了其包合与释放性能。结果表明,该包合反应为放热反应,分子间的范德华力在起主导作用;包合物的稳定性受温度影响较大,低于30℃比较稳定,40℃时大量释放;在同一温度下,释放率随时间的增加而变大。利用接枝环糊精法改性蚕丝纤维,并选择合适的客体分子包合,为制备新型功能纤维提供了可能。     

科研鉴定

“壳聚糖/纤维素抗菌纤维的应用基础研究”通过市科委组织的鉴定由我校材料科学与化学工程学院程博闻教授与天津大学共同承担的国家自然科学基金项目“壳聚糖/纤维素抗菌纤维的应用基础研究”于2005年1月25日通过市科委组织的鉴定.该项目制备两种在NMMO/H2O溶剂中溶解性能很好的壳聚糖衍生物———乙醚胺壳聚糖和乙酸钠壳聚糖,与壳聚糖相比,二者的抗菌性能和溶解性能均有明显提高.选用乙醚胺壳聚糖、乙酸钠壳聚糖分别与纤维素共溶于NMMO/H2O中,结果表明壳聚糖衍生物/纤维素共溶液具有良好的流变性能和可纺性.该成果采用Lyocell纺织工…     

雾化纳米TiO2制备自清洁棉织物及其性能

以低分子量聚丙烯酸对棉织物表面进行化学改性,采用"雾化处理"法将纳米TiO2溶液雾化到棉织物表面,通过纳米TiO2表面的羟基、聚丙烯酸的羧基、纤维素的端羟基之间发生酯化反应实现接枝聚合,制备出自清洁棉织物,并对其进行自清洁测试和色度分析.结果表明,自清洁单体纳米TiO2已成功接枝聚合在棉织物表面,纳米TiO2颗粒分布均匀,在棉织物表面牢固性较好,改性后的棉织物对辣椒油、咖啡等常见生活污渍具有优良的自清洁效果."雾化处理"法解决了传统改性方法工艺复杂、操作步骤繁多,对棉织物固有优良性能破坏性较大等问题.此外,"雾化处理"法对人体安全性高,符合生态纺织的开发要求.     

芳纶纤维的改性研究新进展

综述了近5年芳纶纤维表面改性的研究进展,包括:表面接枝、表面刻蚀、共聚改性、氟气改性、络合改性、生物酶接枝改性等化学改性方法;表面涂层、等离子表面改性、γ射线辐射改性、超声浸渍、深冷处理、热处理、紫外线辐射改性、物理机械法改性等物理改性方法;超临界CO2与接枝改性协同,络合改性与表面涂层协同,表面涂层、水解与取代反应协同,低温等离子法与偶联剂协同,超临界CO2改性与热处理协同,水解与表面涂层协同,偶联剂与表面涂层协同,刻蚀与偶联剂协同等不同物理或化学改性方法结合的协同改性方法,并展望了芳纶纤维改性技术的发展前景.     

聚丙烯腈纤维接枝丙烯酰胺亲水改性的研究

采用化学接枝法以丙烯酰胺（AH）为接枝单体、过氧化苯甲酰（BP0）为引发剂、三烯丙基异三聚氰酸酯（TAIC）为交联剂、丙酮和去离子水为溶剂,对聚丙烯腈（PAN）纤维进行了接枝亲水改性。用傅立叶红外光谱仪（FTIR）和热重分析仪（TGA）等技术手段对接枝样品进行了表征,研究了原料配比和反应条件对导入率的影响。结果表明,PAN纤维上接枝了AH,适宜的溶液配比为AM0．8mol／L、BPO3×10^-3mol／L、TAIC 1v01％,在85℃恒温水浴中反应2h,可得到导入率为l27．9％的接枝纤维,接枝改性后的纤维亲水性得到提高,断裂强度和断裂伸长率均有下降,纤维分解温度和高温下的热稳定性得到提高。     

环糊精包合物的研究进展

环糊精及其衍生物不仅能与简单客体分子包合,也能与过渡金属配合物进行包合的研究.环糊精衍生物与过渡金属配合物的包合作用,可通过环糊精修饰形成金属离子加冠环糊精主体分子,再与有机配体分子发生相互作用而实现包合.环糊精及其衍生物与客体的包合作用构建出了索烃、轮烃、聚轮烃等超分子结构.环糊精包合物得到广泛的研究,在许多方面已显示出其独特的作用.     

复合纤维组成优化及其混合料性能评价

为了对复合纤维组成进行优化,按正交设计方案复配木质素纤维、聚酯纤维、玄武岩纤维组成9种复合纤维,并对各复合纤维改性沥青进行直剪试验,以抗剪强度为指标,通过极差、方差分析了各单纤维的影响作用,进而优选了复合纤维的最佳掺量及各组分最佳掺配比例;同时,通过室内试验比较验证了单纤维沥青混合料与复合纤维沥青混合料的路用性能.结果表明:复合纤维掺量为0.3%,木质素纤维、聚酯纤维、玄武岩纤维掺配比例为1:2:2时,复合纤维改性沥青具有最优的抗剪性能;复合纤维改性兼具各单纤维改性的优势,其混合料路用性能更加均衡,且具有良好的经济性,为路面材料改性技术提供了一种新的选择.     

Dynamic mechanical and thermal properties of cross-linked polystyrene/glass fiber composites

Cross-linked polystyrene/glass fiber composites were fabricated using cross-linked polystyrene (CLPS) as matrix and E-glass fiber as the reinforcement. Surfaces of E-glass fibers were modified by vinyl triethoxysilane (VTES), vinyl trimethoxysilane (VTMS) and γ-methacryloylpropyl trimethoxysilane (MPS). The treated glass fibers were analyzed by fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). Dynamic mechanical thermal analysis (DMTA) and thermo-gravimetric analysis (TGA) were employed to investigate the effect of glass fibers surface modification on viscoelastic behavior and thermal properties. The morphology of fracture surfaces of various composites was observed by scanning electron microscopy (SEM). The results revealed that these coupling agents were connected to the surfaces of the fibers by chemical bonding. Dynamic mechanical properties as well as thermal stability of the composites were improved considerablely, but to varying degrees depending on the fiber modification. The diversities of improvement of properties were attributed to the different interfacial adhesion between CLPS matrix and the glass fibers.     

竹炭改性涤纶纤维结构和力学性能的研究

为研究竹炭改性涤纶纤维结构和力学性能,通过电镜试验对竹炭改性涤纶纤维的基本形态进行分析;采用YG001型电子式纤维强力仪测试分析了竹炭改性涤纶纤维和涤纶的力学性能,包括单纤维一次拉伸、纤维定伸长弹性、纤维应力松弛等。研究分析表明,竹炭改性涤纶纤维具有良好的延伸性、柔软性和较好的弹性回复性;应力松弛实验表明,在相同拉伸率条件下,竹炭改性涤纶纤维的应力松弛速率比涤纶快,松弛现象更明显。     

Polymer complexation for functional fibers

Polymer complex is a polymer association of different polymers with good miscibility resulting from the relatively strong intermolecular interactions or stereo match effect between polymer chains. Polymer complexes have been utilized in various fields, such as food, biomedical, cosmetic, and pharmacy. Fiber is one of the most important material forms, and shaping polymer complex into fiber will further extend its applications. This review briefly introduces the fundamentals of polymer complex, and then demonstrates the main approaches to produce polymer complex fibers(PCFs). Followed by, the modification of fibers with polymer complexes is presented. Finally, the applications of PCFs and the polymer complex modified fibers are provided, and the prospect of polymer complexation for fibers is discussed properly.     

改性苎麻/聚丙烯热塑性复合材料界面及结晶性能研究

以新型生物酶改性技术对苎麻进行改性处理,与热塑性树脂基体聚丙烯复合制成改性苎麻/聚丙烯热塑性复合材料,分析研究改性苎麻与聚丙烯基体的界面浸润性能、苎麻体积含量、冷却方式等不同成型条件对苎麻/聚丙烯结晶性能的影响.     

纤维改性聚乳酸复合材料研究现状及进展

本文综述了纤维改性聚乳酸(PLA)复合材料研究现状及其进展。分别讨论了无机纤维体系和有机纤维体系改性聚乳酸复合材料的性能、技术方法及潜在应用领域等;尤其关注废弃生物质纤维-聚乳酸复合材料的研究进展,展望了其在降低PLA复合材料成本、提高机械性能并保持生物降解性方面的应用。     

膨润土改性及其在污水处理中的应用进展

膨润土来源丰富、价廉 ,且具有良好的吸附性能。采用不同的改性方法制得的改性膨润土 ,可显著提高其对各种有机物的吸附净化能力 ,有望成为新型的污水处理材料。其改性方法和应用研究正在成为热点。通过对膨润土的基本改性方法及改性膨润土在污水处理方面的应用进行总结 ,发现膨润土经改性后吸附能力可达原土的 1 0倍以上 ,能用于处理含有机物、重金属离子、离子型化合物等污染物的多类污水。     

改善新老混凝土界面粘结性能的措施研究

通过16组共48个100mm×100mm×100mm四种纤维混凝土与既有混凝土粘结的立方体试件劈拉试验,研究了新混凝土中纤维种类、纤维掺量对粘结试件劈拉性能的影响。结果表明各种纤维的加入总体上均有利于新老混凝土粘结性能的提高。效果最佳的是碳纳米管,其次是聚丙烯腈纤维,然后是玄武岩纤维和钢纤维。然后通过64组共192个100mm×100mm×100mm纤维增强聚合物改性混凝土与既有混凝土粘结的立方体试件劈拉试验,研究了新混凝土中纤维种类、纤维与聚合物掺量组合对粘结试件劈拉性能的影响。苯丙乳液的复合掺入总体上可进一步提高新老混凝土的粘结劈拉强度。各种纤维与苯丙乳液复掺时,均存在一个苯丙乳液掺量的最佳值。