超声协同TEMPO氧化制备阔叶木氧化纳米纤维素

采用超声协同的TEMPO/NaBr/NaClO催化氧化体系制备阔叶木氧化纳米纤维素,探究氧化过程中,随氧化程度增大,纤维素的形貌、尺寸、羧基含量、Zeta电位、得率的变化规律。结果表明,超声作用显著提高了氧化反应速率及羧基含量,且粒径明显低于TEMPO氧化。借助SEM扫描电镜可以看出,超声波的空化作用可以破坏阔叶木纤维的层状结构,提高了纤维的比表面积,对TEMPO氧化起到了促进作用。     

漂白蔗渣浆中半纤维素含量对其TEMPO氧化性能的影响

以碱法提取半纤维素后的漂白蔗渣浆为原料,研究2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)氧化过程,探讨半纤维素含量对不同氧化程度漂白浆TEMPO氧化过程及氧化浆性能的影响。结果表明在氧化剂用量充足的情况下,减少纸浆中的半纤维素含量有利于加快氧化速率并延长氧化时间,从而促进羧基的生成,并且氧化程度越高促进作用越明显。半纤维素的存在一定程度上阻碍了氧化剂进入纤维内部,不利于TEMPO反应的进行。由于氧化降解反应,纸浆中半纤维素含量的减少以及氧化剂用量增加,会使氧化后浆料的聚合度和得率有所降低。     

内切纤维素酶协助TEMPO氧化制备纳米纤维

利用内切型纤维素酶(EG1)预处理全漂硫酸盐针叶浆,再经过超声波协助2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基(TEMPO,2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl radical)氧化制备纳米纤维。通过氧化还原滴定和电导滴定监测TEMPO氧化过程中残余有效氯和纤维中的羧基含量的变化,并利用纤维粒度分析仪、毛细管粘度计和透射电镜分析制备纤维样品的尺寸分布、流动性能以及纤维形貌,研究了EG1预处理对超声波协同TEMPO氧化制备纳米纤维的影响。结果表明:相同的TEMPO氧化条件下,经10 U/g EG1预处理12 h、24 h和48 h后,纤维羧基含量分别由2.05 mmol/g增加到2.35 mmol/g、3.03 mmol/g和3.13 mmol/g;与对照相比,经EG1预处理再TEMPO氧化制备的样品透明度增加,纤维尺寸减小,流动性下降。     

TEMPO及其衍生物制备纳米纤维素及其智能调节方法的研究进展

2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基(TEMPO)共氧化剂体系被广泛应用于选择性氧化纤维素的C6位伯醇羟基。在氧化过程中,纤维素的聚合度大幅度降低,因此被应用于制备纳米纤维素。随着TEMPO/NaClO/NaBr氧化技术的发展成熟,TEMPO/NaClO/NaClO2和4-乙酰胺基-TEMPO/NaClO/NaClO2体系都得到了广泛关注。随着研究的深入,TEMPO及其衍生物氧化体系已经成为一种高效且全pH范围适用的选择性氧化体系。TEMPO/NaClO/NaBr氧化体系在pH范围9～11活性最高,TEMPO/NaClO/NaClO2体系能够应用于pH中性的条件下,4-乙酰胺基-TEMPO/NaClO/NaClO2体系一般的pH使用范围为3.5～6.8。传统的TEMPO氧化过程需要持续手动控制pH恒定,操作繁琐,可控性差,应用缓冲溶液可控制TEMPO氧化过程中pH在一定范围内恒定,从而实现了TEMPO氧化体系的智能控制。文章综述了TEMPO及其衍生物制备纳米纤维素及其智能调节方法的研究进展。     

桉木浆纳米纤维素响应面法优化制备及表征

采用响应面法优化桉木浆纳米纤维素(NCC)制备工艺条件并利用傅里叶变换红外(FTIR)、X射线衍射(XRD)、激光粒度分析法和透射电子显微镜(TEM)观察法对NCC进行性能表征。结果表明NCC最优制备工艺条件为硫酸浓度55%,反应温度52℃,水解时间4 h,NCC得率为65.80%,与响应面法预测值66.23%相接近;模型的决定系数为94.63%,说明模型拟合有效;制备的NCC为纤维素Ⅰ型,平均粒径365.7 nm,呈棒状。     

纳米纤维素助剂对马铃薯淀粉氧化的影响

研究了纳米结晶纤维素（NCC）作为淀粉氧化助剂对马铃薯淀粉氧化的影响。通过测定氧化淀粉的羧基含量和黏度来表征NCC对淀粉氧化程度的影响,并通过分析淀粉氧化前后的红外光谱（FT-IR）、X射线衍射图谱（XRD）和扫描电镜（SEM）图片来表征NCC对氧化淀粉结构的影响。结果表明：次氯酸钠氧化马铃薯淀粉时,pH值9、温度45℃是氧化的最佳条件,添加一定量的NCC可以促进淀粉的氧化,同时淀粉的氧化程度随着有效氯用量的增加而升高。在此条件下,当NCC添加量为5%,有效氯用量为2.25%时,得到的氧化淀粉含羧基比相同条件下不添加NCC得到的提高了10.42%。     

氧化微晶纤维素增强淀粉基塑料的制备和性能

将微晶纤维素(MCC)经NaIO4氧化制备出双醛纤维素(DAC),并以此对热塑性淀粉(TPS)进行增强,再以马来酸酐接枝聚乙烯(MA-g-PE)为增容剂,与低密度聚乙烯(LDPE)共混,制备出DAC/TPS/LDPE复合淀粉基塑料。通过电子拉力机、吸水率测试、热重法和转矩流变仪,研究MA-g-PE用量对DAC/TPS/LDPE性能的影响。结果表明:添加MA-g-PE可有效提高复合材料的力学性能、耐水性能和加工性能,且当添加量为4%时,淀粉基塑料的综合性能最佳。     

桉木浆纳/微米和脱脂棉纳米纤维素的形貌分析

用环境扫描电子显微镜和透射电子显微镜表征了桉木浆纳/微米和脱脂棉纳米纤维素的形貌。环境扫描电子显微镜观察桉木浆纳/微米和脱脂棉纳米纤维素表面形貌不同,桉木浆纳/微米纤维素主要呈棒状,长度小于20 μm,直径可达0.377 μm;脱脂棉纳米纤维素主要呈球状,长度小于0.5 μm。利用环境扫描电子显微镜,脱脂棉纳米纤维素超声波破碎后直接观察和再经冷冻干燥后观察表面形貌有一定的差异。透射电子显微镜观察桉木浆纳/微米纤维素和脱脂棉纳米纤维素的长度可达到纳米级。     

TEMPO体系对粘胶纤维的氧化过程研究

2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物自由基(TEMPO)-NaClO-NaBr是一种新的选择性氧化体系,文章研究了该体系对粘胶纤维的氧化过程。CP/MAS13C-NMR反映该体系对粘胶纤维是C6位选择性氧化,并能完全氧化成纤维素糖醛酸;用CP/MAS13C-NMR、耗碱量法和酸碱中和法研究了反应过程中羧基含量的变化;粘度法对聚合度的研究显示,粘胶纤维的降聚现象在反应一开始就非常显著。     

纳米纤维素的制备及其对水性聚氨酯的增强作用

水性聚氨酯以水代替有机溶剂作为分散介质,在带来环境优势的同时降低了力学性能。在探索具有不同微观形貌和尺寸特征纳米纤维素制备技术基础上,研究纳米纤维素形态尺寸对水性聚氨酯的增强作用和机理。结果表明,联合使用机械剪切法和硫酸水解法,调节反应温度和反应时间等工艺条件,可以获得具有不同微观形貌和长度特征的纳米纤维素。当硫酸浓度60%、水解温度55℃、水解时间120 min时,制得纤维素平均长度为0.20μm,长度在10~100 nm范围内的纳米纤维素达到34%,平均直径约为20 nm,平均长径比为10∶1,纤维呈光滑细长飞梭状。乳化预聚体法制备的纤维素/水性聚氨酯乳液具有较好的储存稳定性,纤维素/水性聚氨酯复合薄膜硬度大幅度提高,拉伸强度达到25.41 MPa,相对于纯水性聚氨酯薄膜强度提高346%。     

海藻酸钠TEMPO改性及其在造纸中的应用初探

钙离子对实现造纸白水封闭循环有关键性的制约作用。通过对天然海藻酸钠进行改性来制备高羧基含量的化学助剂用于造纸湿部,可以起到控制钙离子影响的效果。通过测定2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)改性海藻酸钠羧基含量和螯合值,分析研究了NaClO用量、pH值和温度对反应过程的影响。选取氧化后羧基含量为2.14%、3.61%和未氧化(1.96%)的三组海藻酸钠添加到造纸湿部中进行应用实验,结果表明在一定的添加量下海藻酸钠能提高纸料的留着、滤水性能,并同时提高纸张强度。海藻酸钠加入量0.02%时最佳,并且羧基含量为3.61%的改性海藻酸钠作用效果最好。     

蔗渣浆制备纳米纤维素及其气凝胶的研究

以蔗渣浆为原料,通过2,2,6,6-四甲基哌啶(TEMPO)催化氧化后,超声波处理制备纳米纤维素(NCC),再经冷冻干燥制备了纤维素气凝胶。通过透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对NCC及其气凝胶形态和结构等进行了研究。TEM显示超声波作用30 min得到的NCC长度为100~400 nm,直径为20 nm左右;XRD显示氧化后NCC晶型仍为纤维素Ⅰ型;TG显示NCC相对蔗渣原料热稳定性降低;SEM显示NCC水悬浊液中,NCC质量分数为0.1%时,冷冻干燥得到的纤维素气凝胶为三维网状结构,NCC质量分数大于0.1%时,纤维素气凝胶为"蜂窝状"多孔结构。     

废胶粉和锯末对废纸浆性能的影响

试验研究废胶粉和锯末对废纸浆性能的影响.结果表明:废胶粉/废纸浆、锯末/废纸浆和废胶粉/锯末/废纸浆复合材料的物理性能提高,且废胶粉/废纸浆复合材料的物理性能优于废胶粉/锯末/废纸浆复合材料,因此以废胶粉改性废纸浆效果较好.废胶粉/废纸浆复合材料的最佳配方为:废纸浆100(干基计),废胶粉8,防老剂D 0.2,硫黄0.2,促进剂M 0.2;最佳固化条件为150℃/10 MPa×30 min.此时材料表面比较光滑,结构紧密,排列比较均匀,废胶粉与废纸浆的相容性较好.     

纳米纤维素/壳聚糖/明胶复合膜的制备及其性能研究

以明胶（Gel）、壳聚糖（CS）、纳米纤维素（NCC）为原料,采用溶液共混法制备了不同NCC和CS质量比的纳米纤维素/壳聚糖/明胶复合膜。采用紫外-可见分光光度计、扫描电镜（SEM）、红外光谱仪（FT-IR）、X射线衍射仪（XRD）、热分析仪（TGA）和质构仪对所制备复合膜的透光性能、显微结构、化学结构、晶体结构、热学性能和力学性能进行了分析。结果表明：纳米纤维素、壳聚糖、明胶之间形成相互作用较强的网络结构。复合膜表面光滑,分散均匀,具有良好的相容性。随着纳米纤维素含量的增加,复合膜透光率呈下降的趋势。与壳聚糖膜相比,复合膜的热稳定性显著提高。当纳米纤维素与壳聚糖质量比为7：1时,复合膜拉伸强度最高可达到33 MPa,断裂伸长率可达到14.9%,吸水率最大值可达到341%。     

废纸脱墨浆预处理及其酶解性能研究

以预处理后的废纸脱墨浆为底物,纤维素酶和纤维二糖酶为水解酶,研究了不同预处理方法（包括Na₂SO₃、H₂O₂、HCl）对酶解得率的影响。结果表明：与原料相比,3种预处理方法都不同程度地提高了纤维素含量,增加底物的比表面积,降低纤维素的结晶度,促进酶水解;其中,H₂O₂预处理后的废纸脱墨浆的酶解得率最高,为91.67%,其次是亚硫酸钠预处理和盐酸预处理,得率分别为87.57%和82.49%。     

Preparation,Chemical Composition,Characterization, and Properties of Napier Grass Paper Sheets

In this study, perennial fast growth Napier grass fibers were used for pulp and papermaking. Chlorination and alkaline processes were carried out using sodium chlorite and sodium hydroxide respectively, for pulp extraction from Napier grass. Detailed chemical composition analysis of the Napier grass fibers and the extracted pulp was carried out and a comparison with other perennial grasses was made. The extracted fibers and pulp obtained from Napier grass were characterized using scanning electron microscopy and Fourier transform infrared spectroscopy. The physical, optical, and mechanical properties of Napier grass pulp handmade paper sheets produced in the laboratory were investigated by finding the opacity, brightness, tensile index, breaking length, and burst index. Handmade paper sheets made from Napier grass pulp were compared to paper made from other perennial grasses. The superior properties of paper produced from Napier grass pulp indicate the suitability of Napier grass as an alternative non-wood source for papermaking.     

Cross‐Linkable Modified Nanocellulose/Polyester Resin‐Based Composites: Effect of Unsaturated Fatty Acid Nanocellulose Modification on Material Performances

Unsaturated fatty acid (FA)–modified nanocellulose (m‐NC) shows potential application in improving mechanical properties of unsaturated polyester/m‐NC nanocomposites (UPe/m‐NC). A polyester matrix is obtained by polycondensation of maleic anhydride and products of poly(ethylene terephthalate) depolymerization with propylene glycol. Two methods of NC modification are performed: direct esterification with oleic acid, linseed, or sunflower oil FAs, and esterification/amidation with maleic acid/ethylene diamine (MA/EDA) bridging group followed by amidation with methyl ester of FAs. Increases of stress at break in the ranges from 148.8% to 181.4% and from 155.8% to193.0% for UPe/m‐NC composites loaded with 1 wt% of NC modified directly or via MA/EDA cross‐linker, respectively, are obtained. Results of the modeling of tensile modulus, by using the Cox–Krenchel model, show good agreement with experimentally obtained data. The effect of FAs' cross‐linking capabilities on the dynamic‐mechanical and thermal properties of the UPe/m‐NC is studied. Cross‐linking density, modulus, and T_g of the nanocomposite show appropriate relation with the unsaturation extent/structure of NC modification.     

疏水化改性纳米纤维素的制备及应用研究进展

综述了疏水化改性纳米纤维素的研究进展,从表面吸附改性、对表面羟基化学改性和接枝共聚改性3个方面论述了对纳米纤维素的疏水化改性研究,介绍了疏水改性纳米纤维素及其衍生物在乳液和泡沫稳定方面以及在造纸、气凝胶和膜材料领域中的应用,并对其发展进行了展望,为其广泛应用提供了参考。     

A Review on Nanocellulose and Its Application in Supercapacitors

Commercially available supercapacitors offer very limited advantages over other energy storage devices. Balancing their electrochemical performance such as capacitance, energy density, and cyclability is challenging. Studies have shown that this challenge can be overcome by using light and cheap substrates that are highly stable with solvents, and have high loading capacities and compatibility with nanomaterials. Nanocellulose, derived from wastes or biomass, is a good candidate for integrating with other nanosize conductive materials, such as carbon, conducting polymers, and metal oxides, as active materials or nanocomposites for supercapacitors. This review focuses on the properties and preparation of nanocellulose sourced from wastes (biomass) and bacteria, and extends to emerging materials, such as metal–organic frameworks and MXene, for nanocellulose-based supercapacitors. Even though supercapacitors are mainly composed of electrodes, electrolytes, and separators, this paper focuses on the overall electrochemical performance of nanocellulose-based supercapacitors to evaluate the influence of nanocellulose. In addition, the potentials and possible limitations of nanocellulose in supercapacitors are discussed. Overall, the incorporation of waste-derived nanocellulose into energy storage applications is an initiative that improves the circular economy and supports environmental sustainability.