利用废弃牛皮纸和瓦楞纸制备纤维增强包装材料

采用化学法并结合机械法,制得了形貌尺寸均匀的生物质纤维素微纳米纤丝,并将其制备成膜,观察了其微观结构,测试了纳米纤维素膜的相关性能。结果表明:废弃牛皮纸和瓦楞纸经过处理,可以制得纳米微晶纤维素,直径为30～100 nm;同时再生膜具有较高的强度,牛皮纸和瓦楞纸的拉伸强度分别为107.4,121.81MPa,弹性模量分别为5.6,5.2 GPa,纳米纤维素膜的拉伸强度分别是牛皮和瓦楞原纸的5倍和8倍;对2种废弃材料进行均质和离心处理,可以显著提高其性能。     

低温水热法制备ZnS:Co+Cr纳米晶及其光学性能研究

采用低温水热法制备出3-巯基丙酸(MPA)修饰的ZnS:Co+Cr纳米晶. 利用X射线衍射仪、粒度分析仪、透射电镜、紫外-可见分光光度计、荧光分光光度计和XPS能谱仪等对ZnS:Co+Cr纳米晶的结构、形貌、粒径分布和发光性能进行了表征. 结果表明: 合成的ZnS:Co+Cr纳米晶有较好的单分散性, 平均粒径为9.3 nm, 均为立方闪锌矿结构; ZnS:Co+Cr纳米晶的吸收边位于320 nm处, 并在728 nm处出现Co²⁺的特征吸收峰; 当Cr²⁺浓度为0.75at%, 水热反应温度为160℃时, ZnS:Co+Cr纳米晶PL峰最强; XPS能谱表明Cr²⁺部分被氧化成Cr³⁺。     

杂交狼尾草中纳米纤维素的提取和表征

本文采用水热处理、漂白、均质处理等工艺从杂交狼尾草原料中提取出纳米纤维素,并用透射电子显微镜(TEM)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪和热重分析仪对纳米纤维素的形貌、成分组成、结晶性和热学性质进行分析。结果表明,TEM和FE-SEM观察所制备纳米纤维素纤维是由直径为几纳米的微元纤维相互缠绕联结组成的三维网状结构。红外光谱分析表明水热处理和漂白处理可除去部分半纤维素和全部木质素,热重分析表明水热处理和漂白处理使热性能提高,均质后的纳米纤维素耐热性有所降低,结晶性随水热处理和漂白处理有所提高,纳米化后结晶度变小。     

氧化锡纳米带的制备和光致发光性能研究

采用常压热蒸发锡粉的方法制备出尺寸均匀、表面光滑致密的SnO2纳米带。通过高温退火处理,氧化锡纳米带从Sn304和SnO2的混合相转变为SnO2金红石相。深入研究了SnO2纳米结构的光致发光性能,结果显示,退火前SnO2纳米带在600nm附近有一较强的发光峰,在375nm有一弱发光峰;退火处理后,375nm处的PL峰消失,此现象可能是由于退火后纳米带中晶格缺陷减少而导致。     

成型方法对纳米纸表面形貌与光学性能的影响

通过TEMPO氧化、高压均质作用成功从机械预处理后的针叶木纤维中,抽离出直径20~25nm、长度几百纳米到几微米的纤维素纳米纤丝(CNFs);然后以此为原料分别采用浇铸、真空抽滤的方法制备纳米纸。使用环境扫描电镜,原子力显微镜、紫外/可见/近红外分光光度计研究了不同成型方法对纳米纸的表面形貌、表面粗糙度、透光率和光学雾度等性能的影响。结果表明,浇铸法与真空抽滤法相比,通过浇铸法制备的纳米纸表面更加光滑(均方根表面粗糙度为3.3nm);具有更加优异的光学性能,在600nm处透光率为89%,在550nm处雾度为2.9%,此浇铸法更适合于制备高透明高清晰的纳米纸。     

纳米纤维素/碳纳米管/纳米银线柔性电极的制备

目的以竹粉为原料制备纳米纤维素,并将其作为基底材料制备纳米纤维素/碳纳米管/纳米银线复合电极,应用于柔性超级电容器。方法采用化学机械处理法,将竹粉通过化学处理以及研磨、超声等处理,制备成纳米纤维素悬浮液;分别将多壁碳纳米管和纳米银线超声分散于溶剂中;最后,通过层层自组装制备纳米纤维素/碳纳米管/纳米银线复合电极,同时,作为对照组,制备纳米纤维素/碳纳米管复合电极。结果纳米纤维素纤丝的直径大约为30~100 nm,相互之间缠绕成网状结构,是很好的支撑材料,纳米纤维素/碳纳米管/纳米银线复合电极具有很好的成膜性和电化学性能,在扫描速率为30 m V/s时,面积比电容达到77.95 m F/cm~2。结论以纳米纤维素为基底,通过层层自组装方法制备的纳米纤维素/碳纳米管/纳米银线复合电极具有较好的电化学性能,可作为柔性超级电容器的电极。     

橡胶木纤维素纳米纤丝的制备

目的以橡胶木为原料制备纤维素纳米纤丝。方法通过化学预处理结合高强度超声处理的方法制备纤维素纳米纤丝;使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、热重分析仪(TG)、紫外分光光度计(UV)和万能材料试验机等设备对其结构和性能进行研究。结果橡胶木纤维素纳米纤丝的直径为3～10nm,保留了天然纤维素Ⅰ型结构,具有较好的热稳定性,并且制备的薄膜具有较好的力学性能和透明度。结论以橡胶木为原料,通过常规的化学预处理结合高强度超声处理的方法,可以制备出与杨木纤维素纳米纤丝的基础特性相似的纤维素纳米纤丝,并且具有较高的产率。     

天然纤维素/聚丙烯腈抗菌纳米纤维的制备与表征

为了拓展天然纤维素材料的应用,在综合国内外对天然纤维素材料、纳米材料和抗菌材料相关研究的基础上,首先,利用LiCl/二甲基乙酰胺(DMAC)溶剂体系配置了不同共混比例的天然纤维素/聚丙烯腈纺丝液,采用静电纺丝技术制备了纤维素/聚丙烯腈纳米纤维。然后,用铜氨溶液对纳米纤维进行了抗菌处理,制备了具有一定抗菌功能的纤维集合体。最后,采用SEM观察不同共混比例下纳米纤维的微观形貌;采用TG和DSC表征其热性能;采用FTIR和表面接触角测量仪表征共混后纳米纤维的化学组成和亲水性的变化;采用振荡法测定纳米纤维的抗菌性能。结果表明:通过静电纺丝技术可制得直径在200~400nm范围内的纤维素/聚丙烯腈纳米纤维。随着纤维素含量的提高,纳米纤维的表面越来越粗糙,粘连愈加严重,且直径离散度也变大。当纤维素与聚丙烯腈的共混质量比大于75∶25时,纤维的直径标准偏差由纯聚丙烯腈纤维的100nm以下变为150nm以上。纤维素/聚丙烯腈纳米纤维具有良好的热性能,与纯纤维素纳米纤维相比热稳定性有一定提高,当纤维素与聚丙烯腈的共混质量比为25∶75时热稳定性最好。纤维素/聚丙烯腈纳米纤维的亲水性优于普通医用纱布的。经过铜氨溶液抗菌处理的纳米纤维具有良好的抗菌性能,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别为82%和75%。     

聚乙烯吡咯烷酮为稳定剂制备银纳米粒子及表征

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为稳定剂,AgNO3为前驱物,乙醇为还原剂及溶剂,制备得到了银纳米粒子。采用紫外-可见吸收光谱及透射电子显微镜等方法对银纳米粒子的光学性质及形貌进行了表征。结果表明,以乙醇为溶剂,PVP可以对银纳米粒子的生长起到很好的表面修饰作用,银纳米粒子在400nm～410nm处产生明显的纳米银所具有的表面等离子态特征吸收峰,银纳米粒子的吸收强度随反应时间延长及前驱物浓度增加而提高。透射电子显微镜结果表明银纳米粒子具有球状形貌特征,尺寸分布窄。改变PVP与AgNO的投料比,可以得到不同尺寸的银纳米粒子。     

一维纳米氧化锌的溶剂热法制备及其光致发光性能

以乙二胺为介质,利用溶剂热法合成出一维结构的纳米氧化锌,并通过透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等对产物的形貌和结构进行了表征。在反应过程中,纳米氧化锌通过"溶解-结晶"机制形成。实验制得纳米氧化锌的紫外-可见光谱体现出其纳米材料的小尺寸效应,在波长325nm处显示较强的激子吸收,与体相材料相比产生明显蓝移;荧光光谱分析表明其在410nm和475nm处出现明显的PL峰,分别为自由激子发光和束缚激子发光,小尺寸效应及氧空位数量会使激子发光信号增强。     

基于真空辅助层层自组装的透明柔性纳米芳纶薄膜的制备

通过二甲基亚砜（DMSO）-KOH体系溶解宏观芳纶纤维（AF）成功制备了直径为40~50 nm、长度为2~5 μm的纳米芳纶纤维（NAF）,并利用SEM、TEM、FTIR、Raman和XRD对NAF和AF的微观形貌、化学结构、结晶结构进行了分析。结果表明,NAF与AF具有相似的化学结构,同时NAF保留了AF大部分的结晶结构,只是纤维尺寸有一定的差异。通过真空辅助层层自组装法制备了具有层状致密结构的NAF复合薄膜,该薄膜展现出很好的透明、柔性、耐温性和力学性能,具有一定的亲液性能（接触角为81.5°）及优异的抗液体渗透和抗液体吸收性能。      

熏蒸处理对大叶杨理化性能的影响

目的探讨质检熏蒸处理对大叶杨理化性能的影响。方法采用氧硫化碳(COS)、溴甲烷(MB)、硫酰氟(SF)3种不同的熏蒸剂,在不同浓度条件下对大叶杨进行熏蒸处理,并用色差分析、力学性能检测、扫描电镜、红外光谱分析等方法对熏蒸前后大叶杨的理化性能进行对比。结果使用3种熏蒸剂处理后,大叶杨材色均发生明显变化,其中COS熏蒸对大叶杨材色影响最小;经过COS熏蒸处理后,大叶杨木材的顺纹抗压强度、静曲强度、弹性模量均明显下降,在熏蒸剂质量浓度为124.2 g/m~3条件下,下降幅度达8%~12%;熏蒸处理后,大叶杨微观表面并没有发生明显变化;在大叶杨红外光谱图中,经MB和SF熏蒸处理后,1734 cm~(–1)处吸收峰明显加强,C=O键明显增多;COS处理后,1598,1510,1245 cm~(–1)处吸收峰强度均降低。结论熏蒸处理会使木质包装材料材色、力学性能发生变化,并在木材内部有明显残留,但是熏蒸剂与木材内化学物质的反应仍需进一步探讨。     

Light scattering by wood fibers

We consider the scattering of light by single wood fibers both theoretically and experimentally. We describe the size and the shape distributions and the internal structure and chemical composition of the wood fibers. We have modeled the random shape of the hollow, cylindrical wood fiber by using multivariate lognormal statistics. We have computed wood-fiber absorption and scattering cross sections, asymmetry parameters, and scattering phase matrices in the ray-optics approximation. Finally, we have provided experimental results from angular scattering measurements for wood fibers and present what we believe is the first comparison between these measurements and ray-optics computations for Gaussian random wood-fiber models. In spite of the complicated internal structure of the wood fiber, our model together with the ray-optics treatment explains the scattering measurements surprisingly well.     

PTFE促发TiC陶瓷粉体低温固相合成研究

在Ti-C体系中引入PTFE(聚四氟乙烯树脂)作为反应促进剂, 实现了TiC粉体的低温固相合成。分别利用热分析仪、X-射线衍射仪和场发射扫描电子显微镜, 测定了体系的反应温度, 表征了生成物的物相和微观形貌, 并对其反应过程和反应机理进行了分析。结果表明: 当添加3wt% PTFE时, 能够在530℃通过燃烧合成制备平均粒径小于100 nm的TiC陶瓷粉体, 接近于利用Scherrer 公式取XRD最强衍射峰计算出的平均晶粒尺寸81 nm, 可以推测所合成的TiC颗粒为单晶颗粒。燃烧合成过程分为两个步骤: 首先, 在低温下PTFE和Ti发生反应并释放出大量的热; 然后, 诱发Ti和C的固相反应生成TiC。     

乙醇火焰燃烧制备螺旋碳纳米纤维及结构分析

采用乙醇火焰燃烧, 借助于基板材料上涂敷锡盐作为催化剂前驱体, 制备了螺旋结构碳纳米纤维; 借助于扫描电子显微镜、透射电子显微镜、XRD和拉曼光谱等分析了螺旋碳纤维的形貌和结构. 螺旋碳纳米纤维螺旋直径约为100nm, 纤维直径约为50nm, 螺距约80nm. 螺旋碳纤维的石墨层方向基本垂直于轴向, 近似鱼骨型结构, 相邻碳层间距为0.34nm. 借助于高分辨电子显微镜分析了螺旋碳纳米纤维的形成机理, 认为碳原子沿催化剂SnO₂各晶面析出速度不同是形成螺旋碳纳米纤维的主要原因.     

CIP/GF/CF/EP吸波复合材料的制备及力学性能

为制备兼具力学性能和电磁吸收性能的结构型吸波材料,采用真空辅助成型工艺设计制备一种以羰基铁粉(CIP)为吸收剂,玻璃纤维(GF)为透波层,碳纤维(CF)为反射层,环氧树脂(EP)为基体的吸波复合材料。研究了不同质量比CIP/EP对吸波复合材料力学性能和微波吸收性能的影响。通过FTIR和DSC分析可知CIP未与EP发生化学反应。SEM结果表明CIP能够在EP树脂基体中均匀分散,不趋向于纤维表面。力学测试分析结果显示:当CIP/EP质量比达到30%时,CIP/GF/CF/EP复合材料的力学性能最佳,拉伸强度为347.56MPa,拉伸模量为25.99GPa,较纯GF/CF/EP复合材料提升了4.3%和5.7%;弯曲强度为339.6MPa,弯曲模量为23.7GPa,较纯GF/CF/EP复合材料提升了18.2%和71.2%。矢量网络分析可知复合吸波板的吸波性能随CIP含量的增加而增加,且吸波损耗反射峰值朝低频段移动。     

亚临界流体挤出法制备高密度聚乙烯/木粉复合材料

采用亚临界流体挤出法制备高密度聚乙烯(HDPE)/木粉复合材料,研究了亚临界流体种类(去离子水、正丙醇和乙醇)与温度对木塑复合材料(WPC)综合力学性能的影响。实验利用傅立叶变换红外光谱、差示扫描量热分析和扫描电镜分别对复合材料的化学组成、热变形温度和界面形貌作了相应的研究。结果表明,亚临界流体的高温高压可以对木纤维起到很好的溶胀作用,一定程度上打破了木素、半纤维素对纤维素的包裹作用,明显促进基体与木纤维之间的机械捏合与酯化反应,增加界面强度。在亚临界流体条件下,尤其在亚临界乙醇条件下,木粉在HDPE树脂基体中具有优异的分散性,拉伸断面处的断裂形式主要以基体与纤维断裂为主,说明HDPE/木粉的WPC具有较好的界面结合强度。     

Effects of filler treatments on the mechanical and morphological behavior of PP+wood flour and PP+sisal fiber

Composites were prepared from waste wood flour, sisal fiber and polypropylene (PP). The surface of the filler was modified to enhance the chemical affinity between hydrophilic cellulosic and hydrophobic polymer. The treatments studied were: a) The addition of a coupling agent; b) chemical treatment with NaOH; and c) the addition of functionalized polypropylene (Polybond 3150 and 3200). After treatment, mixtures of PP with 40% and 20% of the filler, wood flour and sisal fiber respectively, were extruded and injection molded. In the case of wood flour, a mixture of two particle sizes (mesh 20 and 40, 50% each) was used, and in the case of sisal, 10 mm long fibers were selected. Results showed that, regardless of the treatment to which the filler was previously submitted, Young’s modulus was always higher for mixtures prepared with wood flour, with values varying between 2839 and 3150 MPa. Whereas for mixtures with sisal fiber, the modulus’ values varied between 1704 and 2220 MPa. Values of breaking strength, elongation at break and impact strength for PP mixtures with treated sisal fiber were always higher than those for mixtures of PP with wood flour. Based on these results, we can conclude that sisal fiber is an organic filler which, due to its mechanical and morphological characteristics, has a reinforcing effect higher than that of wood flour. Received: 9 October 2000 / Reviewed and accepted: 10 October 2000     

Growth of Carbon Nanocoils by Porous α-Fe2O3/SnO2 Catalyst and Its Buckypaper for High Efficient Adsorption

High-purity(99%)carbon nanocoils(CNCs)have been synthesized by using porousα-Fe2O3/SnO2 catalyst.The yield of CNCs reaches 9,098%after a 6 h growth.This value is much higher than the previously reported data,indicating that this method is promising to synthesize high-purity CNCs on a large scale.It is considered that an appropriate proportion of Fe and Sn,proper particle size distribution,and a loose-porous aggregate structure of the catalyst are the key points to the high-purity growth of CNCs.Benefiting from the high-purity preparation,a CNC Buckypaper was successfully prepared and the electrical,mechanical,and electrochemical properties were investigated comprehensively.Furthermore,as one of the practical applications,the CNC Buckypaper was successfully utilized as an efficient adsorbent for the removal of methylene blue dye from wastewater with an adsorption efficiency of 90.9%.This study provides a facile and economical route for preparing high-purity CNCs,which is suitable for large-quantity production.Furthermore,the fabrication of macroscopic CNC Buckypaper provides promising alternative of adsorbent or other practical applications.