纤维素/壳聚糖复合材料的制备与应用研究进展

纤维素/壳聚糖复合材料利用纤维素提高了共混材料的力学性能,同时保持了壳聚糖优良的生物相容性和抗菌性,无毒无污染。但是二者分子内和分子间含有大量的氢键,使得在水和常规有机溶剂中很难溶解,限制了复合材料的加工和应用,离子液体的出现为二者的溶解和复合提供了新的思路。综述了纤维素/壳聚糖复合材料的制备方法、制备体系及在工业吸附、生物医疗、食品包装和纺织工业领域的应用,重点介绍了离子液体在此复合材料制备过程中的应用,以为纤维素/壳聚糖复合材料的制备工艺和应用发展提供参考。     

Ti-C含量对多孔TiC/FeAl复合材料孔型结构和力学性能的影响

以尿素为造孔剂,利用自蔓延高温合成技术制备了多孔TiC/FeAl复合材料,主要考察了Ti-C含量（质量分数为15wt%~35wt%）对多孔TiC/FeAl复合材料孔型结构和压缩性能的影响。当Ti-C含量不高于25wt%时,多孔TiC/FeAl复合材料由毫米孔和孔壁微孔组成规则的复合孔型结构。相互连通的毫米孔产生于尿素颗粒的挥发和液相迁移;微孔尺寸为10~50 μm,产生于Fe-Al-Ti-C粉末的自蔓延过程,孔径随Ti-C含量的增加而增大。通过调整尿素的体积分数,多孔TiC/FeAl复合材料的孔隙率可控制在56.64%~85.35%。当Ti-C含量不高于25wt%时,多孔TiC/FeAl复合材料的抗压强度随Ti-C含量的增加而增大。当Ti-C含量高于25wt%时,多孔TiC/FeAl复合材料壁面微孔形状很不规则,且抗压强度下降。孔隙率约为64.3%时,多孔Fe-Al金属间化合物和TiC/FeAl复合材料（Ti-C含量为25wt%）的抗压强度分别为20.03 MPa和66.68 MPa,对应的应变值分别为4.77%和8.21%。另外,多孔TiC/FeAl复合材料的压缩性能可用Gibson-Ashby模型来解释。     

过程控制剂对机械球磨法制备壳聚糖微细粉体结构与性能的影响

分别以蒸馏水、无水乙醇为过程控制剂,采用机械球磨法制备壳聚糖微细粉体,研究过程控制剂的种类和添加量对其产率、粒径分布、微观形貌、黏均分子量、化学结构、结晶结构以及热性能的影响。结果表明:采用无水乙醇为过程控制剂效果最好,当乙醇用量为0.75mL/g时,壳聚糖粉体的产率最高,从25%提高到94.7%,而且得到的壳聚糖粉体的粒径分布集中,D50为824nm,D90为1629nm。采用乙醇为过程控制剂制备的壳聚糖微细粉体未发生衍生化反应,但是其黏均分子量下降了23%,结晶结构受到部分破坏,热稳性变差。     

功能化离子液体对纤维素的溶解性能研究

功能化离子液体氯化1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑盐是纤维素的新型良溶剂,在70 ℃时微晶纤维素的溶解能力达到5%～7%.向离子液体纤维素溶液中加入去离子水可获得再生纤维素.用XRD,FT-IR和TGA对再生纤维素进行了表征,IR和XRD数据表明,功能化离子液体是纤维素的直接溶剂,但TGA数据则表明再生纤维素的热稳定性有所降低,热失重残留物有所增加.对溶解机理进行了初步讨论.     

纤维素多孔材料的制备与性能

用氯化锌水溶液为纤维素的溶剂制备纤维素多孔材料。采用红外光谱和X射线衍射(XRD)分析了木浆纤维素和纤维素多孔材料的红外光谱和结晶性能,并研究了纤维素质量分数对纤维素多孔材料的吸湿性能和孔隙结构的影响。结果表明,氯化锌水溶液是一种非衍生化的纤维素溶剂,溶解再生后的纤维素分子间氢键被破坏,结晶结构由纤维素Ⅰ转变为纤维素Ⅱ型,结晶度由68%降低到22%。随着纤维素质量分数的增大,孔隙率和透气率降低、吸湿性和保湿性下降。与离子液体为溶剂制备的纤维素多孔材料相比较,氯化锌法制备的纤维素多孔材料具有双重尺寸大小的孔洞结构,其表现出的综合性质更优异。     

多孔聚己内酯-壳聚糖复合支架材料的制备与表征

目的在于将壳聚糖(CS)和聚己内酯(PCL)二者的优点结合起来制备出多孔PCL-CS多孔复合支架材料,利用复合材料改善壳聚糖组分成型能力差、力学强度不高的缺点.制备方法是把壳聚糖和聚己内酯的混合溶液导入NaOH溶液中,适当速度搅拌.研究了不同含量样品的微结构、力学强度和孔隙率.结果表明:两种组分相互间混合很均匀,没有相分离发生,材料的孔隙来源有两个层次.材料的孔隙率随壳聚糖含量的增加而增加,抗压强度随之递减.     

浸没凝胶相分离法制备聚己内酯多孔支架

为了制备结构和性能满足骨组织工程支架要求的聚己内酯(PCL)多孔支架材料,采用浸没凝胶相分离法,以冰醋酸和丙酮为混合溶剂,水为凝固剂,壳聚糖(CS)颗粒为添加剂制得一系列PCL多孔支架。探讨了溶剂组成、PCL浓度、CS添加量对PCL多孔支架结构和性能的影响。结果表明:添加CS颗粒有利于形成多孔三维支架,随着CS含量的增加,孔隙率略微下降,抗压强度提高。随着PCL质量分数的增加,孔隙率明显下降,但抗压强度增大。当溶剂组成中丙酮含量为50 wt%~60 wt%,PCL质量分数不高于10 wt%时,通过改变CS用量,可制得孔隙率和力学性能满足骨组织工程要求的相互贯通的三维多孔支架材料。     

壳聚糖多孔膜制备及其多功能分离性能研究

采用聚合物辅助相转化法制备壳聚糖多孔膜,考察了添加剂添加量对其形貌、孔结构及其分离和吸附性能的影响.结果表明,随着添加剂含量的增加,壳聚糖多孔膜的孔径和孔隙率逐渐增大,其纯水通量逐渐上升;制备的不同孔结构多孔膜对100.0 mg/L甲基蓝染料溶液和铬(Ⅵ)离子溶液进行过滤分离时,其通量随着添加剂含量逐渐上升,对甲基蓝染料的截留率均在99%以上,但对铬(Ⅵ)离子的截留率却逐渐下降.当该壳聚糖多孔膜用于铬(Ⅵ)离子的吸附分离时,随着添加剂含量的增加,制备的纯壳聚糖多孔膜对铬(Ⅵ)离子的吸附量逐渐上升;交联多孔膜在交联剂质量分数为0.04%时,其吸附量达到最高,为181.60 mg/g.本研究为壳聚糖多孔膜对不同废水的多功能分离提供基础.     

还原氧化石墨烯-SBA/PMMA复合材料的制备及介电性能

采用乳液聚合法制备苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物（SBA）,通过熔融共混法制备了还原氧化石墨烯/SBA-聚甲基丙烯酸甲酯（rGO-SBA/PMMA）复合材料,采用FTIR、TGA、动态力学分析对复合材料进行了结构表征,并对其进行了介电性能测试。结果显示,rGO的加入能够提高SBA的玻璃化转变温度。同时,也可以提高rGO-SBA复合材料的热稳定性。rGO的加入显著提高了rGO-SBA复合材料的介电常数。在rGO-SBA复合材料中,其渗流阈值在1.17wt%~2wt%之间,当rGO含量为1.17wt%时,rGO-SBA复合材料具有高的介电特性。在rGO-SBA/PMMA复合材料中,当SBA含量为13wt%及rGO含量为0.52wt%时,在频率为1 000 Hz处其介电常数可达到8.79,且介电损耗低至0.37,进一步表明了rGO-SBA/PMMA复合材料具有高介电低损耗的特性。      

离子液体[Emim]Ac对甘蔗渣纤维素溶解性能的研究

采用两步法合成离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([Emim]Ac),研究其在微波加热下对甘蔗渣纤维素的溶解作用,考察温度对离子液体的剪切粘度以及甘蔗渣纤维素溶解时间、再生得率的影响,并采用FT-IR、TGA、XRD、SEM等测试手段对溶解再生前后甘蔗渣纤维素的结构特性进行分析。结果表明:随着温度逐渐升高,[Emim]Ac的剪切粘度显著降低,甘蔗渣纤维素的溶解时间不断缩短,再生得率不断升高;但温度超过100℃后,甘蔗渣纤维素的再生得率急剧下降。溶解再生后的甘蔗渣纤维素未发生衍生化,但晶型由纤维素Ⅰ型转变为纤维素Ⅱ型,结晶指数急剧减小,热稳定性略有下降,表面形态粗糙多孔。     

石墨烯量子点/纤维素复合气凝胶材料的制备及其吸附性能研究

目的以石墨烯量子点为填充材料,纤维素为基体,制备石墨烯量子点/纤维素复合气凝胶。方法以原生木浆纤维为原料,氯化锌溶液为溶剂来溶解纤维素,以无水硫酸钠为成孔剂,石墨烯量子点为填充材料,经水洗固化、低温冷冻干燥制备纤维素气凝胶复合材料。利用扫描电镜、X射线衍射、红外光谱、吸附实验等研究气凝胶的微观结构和对甲基蓝的吸附性能。结果制备的气凝胶材料具有三维多孔结构,大孔较多,密度低,纤维素气凝胶的密度为0.113 g/cm^3,吸附率为5.85%;复合气凝胶的密度为0.116 g/cm^3,吸附率为11.22%。结论石墨烯量子点的加入改善了纤维素气凝胶对甲基蓝的吸附效果。     

Preparation and characterization of polycaprolactone-chitosan composites for tissue engineering applications

Highly porous scaffold plays an important role in bone tissue engineering, which becomes a promising alternative approach for bone repair since its emergence. The objective of this work was to blend poly (є-caprolactone) (PCL) with chitosan (CS) for the purpose of preparation of porous scaffold. A simple unique method was employed under room-temperature condition to blend the two components together without separation of two phases. The reaction leads to formation of sponge-like porous 5, 10, 15 and 20 wt% CS composites. XRD, IR and SEM were used to determine components and morphology of the composites. DSC studies indicated that the miscibility of the two components. And pore volume fractures of composites were determined by a simple method in which a pycnometer was used. The results show that CS is successfully commingled into PCL matrix, and adding CS into PCL will not damage the crystalline structure of PCL. The composite shows no signs of phase separation and presents a unique porous structure under SEM observation. The porosity of composite increased with the increase of the content of CS in the composite. The highest porosity reached to 92% when CS content increased to 20 wt%. The mechanism of formation of this unique porous structure is also discussed.     

碳点基紫外线吸收剂的合成及在聚乙烯/木粉复合材料中的应用

首先以壳聚糖、柠檬酸、辛醛为原料,通过水热法合成了壳聚糖衍生物基聚合物碳点,然后与2,4-二羟基二苯甲酮(UV-0)、多聚甲醛通过曼尼希反应合成了一类新型壳聚糖衍生物碳点基紫外线吸收剂(P(CS-g-OC-CA)Ds-g-UV-0).通过红外光谱、紫外吸收光谱、X射线衍射、热重分析对中间体和产物进行了结构表征与性能测试...     

Role of surface treatment on water absorption of poly(vinyl chloride) composites reinforced by Phyllostachys pubescens particles

Water absorption is one of key parameters in quality assessment of wood-plastic composites. The influence of surface treatment of lignocellulosic particles on water absorption of composites made from poly(vinyl chloride) (PVC) and moso bamboo (Phyllostachys pubescens) particles was studied. The effect of modification with three kinds of chemical treatment agent (alkali, silica and oxidant) on particle surface was examined. The concentration and pH values of the agent aqueous solutions were analyzed and their relationships with water absorption, porosity ratio, thermal property, micro-structure and hemicelluloses content were evaluated. Results showed that pH values of aqueous solutions had little impact on water absorption of the composites while the types of treatment agents did. Alkali treatment lowered the content of hemicelluloses in moso bamboo particles and thus reduced corresponding water absorption. Water resistance improvements of silicate or oxidant treated particles reinforced composites were due to changes of porosity ratio. In general, surface treatment improved water resistance of moso bamboo particles reinforced PVC composites. Compared with the other two agents, sodium bisulfite enhanced the compatibility between cellulose particles and granulated PVC.     

多孔再生纤维素/聚乳酸复合材料的制备与性能

通过简易、绿色环保的方法,将纤维素用NaOH/尿素体系进行溶解、再生、冷冻干燥获得再生纤维素(RC)多孔材料,再浸渍聚乳酸(PLA)获得多孔RC/PLA复合材料。该复合材料具有与多孔RC材料相同的开孔结构,超轻,高孔隙率等特性。随PLA的引入,多孔复合材料的三维纤维网络结构向密实片层结构转变,缺陷结构逐渐完善,其压缩强度大幅度提高。RC/PLA的压缩强度和模量相比于RC分别提高了369.8%和633.6%。     

两步掺杂合成法制备LiFePO4-C复合材料及其性能

通过两步掺杂碳采用高温固相反应法合成了锂离子电池正极LiFePO4-C复合材料.利用SEM、XRD、TG/DTA等方法对该正极材料的晶体结构、表面形貌、粒径大小和热反应进行了分析研究.实验结果表明,LiFePO4-C具有单一的橄榄石结构,前驱体掺杂14%(质量分数)、预分解后掺杂6%(质量分数)葡萄糖合成的材料具有良好的充放电性能和循环稳定性能.在0.1C倍率下进行充放电测试,首次放电比容量可达158.5mA·h/g,具有良好的电化学性能.     

Development of polycaprolactone/chitosan blend porous scaffolds

Polycaprolactone (PCL) and chitosan were blended to fabricate porous scaffolds for tissue-engineering applications by employing a concentrated acetic acid solution as solvent and salt particles as porogen. These scaffolds showed well-controlled and interconnected porous structures. The pore size and porosity of the scaffolds could be effectively modulated by selecting appropriate amounts and sizes of porogen. The results obtained from compressive mechanical measurements indicated that PCL/chitosan could basically retain their strength in their dry state compared to individual components. In a hydrated state, their compressive stress and modulus could be still well maintained even though the weight ratio of chitosan reached around 50 wt%.     

[BMIM]Cl离子液体中壳聚糖/纤维素纤维的制备及性能

以[BMIM]Cl离子液体为溶剂,在可控的条件下,将棉纤维与壳聚糖进行共混,采用湿法成型技术,制备了不同质量比的壳聚糖/纤维素纤维复合材料.并通过力学测试、红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)等手段对其结构、性能进行了分析.结果表明,随着壳聚糖加入量的增加,纤维的取向度和结晶度下降,纤维的断裂强度下降,复合纤维表...