纳米结晶纤维素改性产物对脲醛树脂浸润性的研究

以结构完整、分散性良好的纳米结晶纤维素(NCC)粉体为研究基体,采用有机官能团硅烷偶联剂GWB-1和GWB-2为改性剂分别对NCC进行改性,以提高NCC对脲醛树脂的浸润性,并对GWB-1、GWB-2的改性效果进行比较.结果表明,GWB-1、GWB-2引入的疏水性基用能够取代NCC的表面羟基,明显改善NCC对脲醛树脂的浸润性;GWB-2引入NCC表面的疏水性基团提供的空间位阻大于GWB-1,能够使NCC产生更好的浸润性.     

疏水型纳米纤维素/纳米ZnO复合材料的制备及性能表征

将纳米纤维素与纳米Zn O在一定条件下机械搅拌,制备了纳米纤维素/纳米Zn O复合溶胶。通过硬脂酸对其进行改性,并将所得的改性后的复合溶胶在130℃下鼓风干燥2h,即可得到疏水型纳米纤维素/纳米Zn O复合材料。采用场发射扫描电镜、傅里叶红外光谱和接触角分析仪对复合材料的表面形貌和疏水性进行了表征。结果表明,复合粒子经硬脂酸表面改性后引入了憎水基团甲基,形成微/纳米双重粗糙结构,使得复合材料具备一定的疏水性能。     

纳米微晶纤维素的表面改性及其应用

纳米微晶纤维素(NCC)是一种纤维素经酸水解后获得的棒状晶体,由于其原料丰富、可再生、生物兼容性以及机械性能优良等特点,已成为纳米材料研究领域的热点.NCC表面丰富的羟基使其易于化学改性功能化,如酯化、醚化、氧化、硅烷化和聚合物接枝等,经表面修饰的NCC可作为增强填料添加进生物复合材料中,此类材料的应用涉及食品、化工以及生物医药等领域.本文重点综述近年来NCC表面化学改性和在纳米复合材料应用领域的研究进展,并对其发展前景进行展望.     

木材表面疏水涂层的制备及耐久性测试

为使木材涂层表面具备自清洁、防污、耐水的性能,并且提高涂层的耐久性能,使木质材料拥有更高的使用价值,本研究以紫外光固化水性木器涂料为改性对象,以硬脂酸为修饰剂,将纤维素纳米纤维(CNF)和纳米二氧化钛(TiO₂)的配置成疏水复合材料,按照一定比例添加到紫外光固化水性木器涂料中并涂覆到杨木表面,制备出了接触角可达123.3°的涂层表面。采用耐磨性测试、耐老化性测试、耐腐蚀性测试对所制备样品表面进行耐久性测试,结果表明,处理后的样品表面耐久性有所增强,具备一定的抵抗环境介质作用的本领。紫外光固化技术与微纳米粗糙结构的修饰相结合,CNF/TiO₂复合疏水材料在杨木表面构建了一层微纳米粗糙结构,与涂膜表面的-CH₃疏水基团协同作用使得涂层具备疏水性并赋予涂层良好的机械耐久性和抵抗紫外线的能力。     

纳米微晶纤维素的表面基团及其改性

纳米微晶纤维素(Nanocrystalline Cellulose,NCC)是一种纤维素经酸水解后获得的棒状晶体,由于其原料丰富、可再生、生物兼容性好以及机械性能优良等特点,已成为纳米材料研究领域的热点。本文为探索其进一步改性应用,重点分析了NCC表面存在的基团种类,对其化学改性方法进行了概括,并对其进一步发展应用进行了展望。     

疏水亲油型纳米纤维素气凝胶的制备与吸油性能研究

本研究以不同方法制备的针叶木纳米纤维素（CNF、ECNF和TCNF）为原料,通过冷冻干燥法制备纳米纤维素气凝胶,并利用硬脂酰氯（SAC）溶液浸渍法对其进行疏水改性。采用激光粒度仪、X射线衍射分析仪、Zeta电位仪测定了纳米纤维素的粒径分布、结晶度及电荷密度,并对疏水改性前后气凝胶的密度、孔隙率、结构形貌、疏水性能及吸油性能进行了分析和研究。结果表明,TCNF粒径及电荷分布较为均匀;SAC改性不会影响纳米纤维素气凝胶轻质、多孔的特性,改性后的气凝胶表现出优异的疏水性和良好的吸油性,其中S-ECNFA的疏水性最佳,表面水接触角（CA）可达151.6°;S-TCNFA对4种不同密度的油吸附能力最强,其中对食用油的吸油量可达48.96 g/g气凝胶,经5次循环使用后,对食用油的吸油量仍可达初次吸油量的60.8%,具有较好的循环使用性能。     

纳米微晶纤维素的制备及其在拒水整理中的应用

为了开发一种无氟环保的拒水整理方法,采用酸解法制备纳米微晶纤维素（NCC）,并将其协同有机硅拒水剂二浴法整理棉织物。优化了NCC制备条件,并通过红外光谱、X射线衍射、热失重等测试手段对其结构及热性能进行分析;探讨了NCC粒径及整理工艺参数对有机硅拒水剂拒水效果的影响。结果表明,NCC最佳的制备范围为：H2SO4质量分数为60%-65%,温度为40-50℃,反应时间为2-3h;NCC协同有机硅拒水整理时,当NCC粒径在260nm时,织物拒水效果明显提高,达到95分以上,经扫描电镜观察,NCC在织物表面形成粗糙结构。NCC协同有机硅拒水整理最佳工艺参数为：NCC烘干时间180s、拒水整理焙烘时间90s、焙烘温度160℃。     

纳米微晶纤维素接枝含氟单体制备表面施胶剂的研究

以纳米微晶纤维素(NCC)为骨架,甲基丙烯酸六氟丁酯为单体,通过乳液接枝聚合合成新型表面施胶剂,并进行表面施胶的应用研究。考察乳化剂用量和含氟单体与NCC质量比对接枝率、接枝效率和单体转化率的影响;在较优条件下改性NCC接枝率、接枝效率、单体转化率分别为125.2%、27.7%、90.1%。通过红外光谱进行接枝前后NCC的官能团变化分析。通过纳米粒度仪分析了未改性/改性NCC的Zeta电位及粒径变化;结果表明,所得改性NCC在乳液体系中具有良好的稳定性;将其用于表面施胶,施胶处理后的纸张接触角能够达到120°,抗张指数较使用未改性NCC的纸张可提高26.4%,达到22.0 N·m/g。     

表面酯化修饰纳米纤维素在聚乳酸复合膜中的应用

本文分别以纳米纤维素和酶促酯化改性后的纳米纤维素为增强材料,以聚乳酸为基质制备了聚乳酸-酯化纳米纤维素复合膜材料。通过对不同种类复合膜材料的透光性、拉伸性能、透湿率等各项性能指标的测定,对比研究了酯化改性前后纳米纤维素对聚乳酸膜、聚乳酸复合膜性能的影响;并探讨了脂肪酸链长对聚乳酸复合膜性能的影响。研究发现,纳米纤维素对聚乳酸的阻隔性能有一定的增强效果,但其不易分散于聚乳酸中,导致所制备的复合膜机械性能降低,膜表面出现明显的纳米纤维素聚团。经酯化疏水改性后所得到的纳米纤维素能分散良好于有机溶剂中,因而酯化改性对聚乳酸-酯化纳米纤维素复合膜的透明度影响甚小;同时,由于酯化纳米纤维素分散性良好,与聚乳酸具有更强的界面结合力,因此以酯化改性对酯化纳米纤维素-聚乳酸所制备的复合膜材料的机械性能、阻隔性能等较之未改性纳米纤维素-聚乳酸复合膜有了显著提高。这种新型复合膜可作为可降解性食品包装材料,在食品化工等领域有着良好的应用前景。     

硬脂酸改性纳米纤丝化纤维素的制备与表征

报道了一种利用硬脂酸对纳米纤丝化纤维素(NFC)进行有机表面修饰的新方法,主要包括纳米纤丝化纤维素的制备、利用硬脂酸对纳米纤丝化纤维素进行有机表面修饰制得疏水材料以及改性材料的性能测定三个过程。通过对Attension光学接触角测量仪的数据分析,得到改性材料的水接触角为140.2°。通过傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、热场发射扫描电子镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)对所得的改性材料进行表征,得出硬脂酸中的-COOH基团与纳米纤丝化纤维素表面-OH发生脱水反应,并将疏水性-CH3基团引入复合材料体系,复合材料表面的微纳米结构协同疏水性基团的共同作用,使改性产物具有疏水性。     

纳米纤维素诱导制备硅溶胶及其改性

根据硅溶胶定量成膜溶解的特性,耐水性、耐热性能明显优于有机涂料。涂膜致密且较硬,不产生静电,空气中各种尘埃难粘附等特点。本文以纳米纤维素为诱导,通过溶胶一凝胶技术,在实验时用硅烷偶联剂环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷KH-560作为改性剂,并利用十八烷基三氯硅烷对涂膜进行表面修饰,制备出涂膜,并且测量其水接触角和粗糙度在改性前后的变化。结果表明:KH560改性后的硅溶胶薄膜在疏水性方面有了明显的改善,经十八烷基三氯硅烷修饰后的硅溶胶薄膜在疏水性方面进一步得到提升。     

纳米微晶纤维素导电薄膜的制备及性能表征

探讨了利用3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)改性的多壁碳纳米管(MWCNTs)制备纳米微晶纤维素(NCC)的导电薄膜。首先将NCC溶解在Na OH-尿素-水的混合体系中,然后向该体系添加改性的MWCNTs并经超声分散后刮膜成型,分别利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、万能材料试验机、紫外可见分光光度计和电导率仪表征导电薄膜的形貌结构及导电性能。结果表明,经MPS改性后的MWCNTs可在导电薄膜中获得良好的分散性能,当改性MWCNTs质量分数≤6%时,未在导电薄膜内观察到明显的团聚现象;改性MWCNTs的添加对NCC基材的化学结构影响并不明显;当改性MWCNTs质量分数为10%时,导电薄膜的结晶度可提高44. 8%,对于波长为200~550 nm的光线吸收能力均明显增强,抗张强度下降57. 8%。添加质量分数6%的改性MWCNTs的导电薄膜的电导率可达4. 66 mS/cm,但对应的电阻率仅为214. 6Ω·cm。     

具有反应活性的纤维素基微/纳米颗粒功能化超疏水表面的制备与表征

以微晶纤维素为原料,通过亲核取代反应合成了10-十一烯酸-硬脂酸纤维素酯(CSU)衍生物,并采用纳米沉淀法制备了CSU微/纳米颗粒,将其喷涂在CSU溶液浸渍的硅片表面后,制备出一种具有反应活性的超疏水表面。采用核磁共振波谱仪(NMR)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、Zeta电位粒度仪(DLS)、扫描电子显微镜(SEM)及巯基-烯点击化学反应体系对CSU微/纳米颗粒及其构建的超疏水表面进行表征。重点探究了该表面的超疏水机理、热稳定性和反应活性。结果表明,所制备的CSU微/纳米颗粒平均直径约为(149±3)nm,多分散性指数(PDI)为0.132;所构建的超疏水表面的表面接触角为(153±1)°,滚动角为7°;该表面的超疏水性在温度高于40℃时不稳定,且可通过巯基-烯点击化学反应进行再功能化。     

纤维素微纳颗粒的硅烷化改性对制备超疏水材料的影响

利用纤维素纳米晶(CNC)经过喷雾干燥得到纤维素微纳颗粒(CNCmp),再用甲基三甲氧基硅烷(MTMS)进行硅烷化改性,配制成超疏水涂料喷涂于定性滤纸上制成超疏水滤纸。实验结果表明,硅烷化改性对于制备超疏水滤纸具有重要影响,在自制的硅烷化反应装置中,当MTMS用量为70μL,反应温度为25℃,反应时间10 min,获得的硅烷化改性CNCmp可制备超疏水滤纸。同时发现,分别使用1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷(PFOTES)和MTMS对CNCmp进行改性后制备超疏水滤纸的效果相近。     

疏水纳米纤维素气凝胶的制备及保温隔热性能

针对废旧纯棉织物再利用率较低的问题,以废旧纯棉织物为原料制备纳米纤维素气凝胶,并分别采用甲基三甲氧基硅烷(MTMS)和三甲基氯硅烷(TMCS)为改性剂对气凝胶进行疏水改性。采用扫描电子显微镜、红外光谱仪、热重分析仪、表面接触角测试仪以及导热系数测试仪研究了疏水改性剂种类和添加量对气凝胶结构和性能的影响。结果显示,采用MTMS为改性剂制备的疏水纳米纤维素气凝胶的结构和性能优于TMCS。综合考虑MTMS添加量对气凝胶结构、疏水性、热稳定性和保温隔热性的影响,得出MTMS与CNF的最佳质量比为2∶1,此时疏水气凝胶的结构比较平整均匀,疏水性、热稳定性分别增加了1.22倍和1.43倍,导热系数降低了12.3%。     

纳米微晶纤维素-NaClO氧化淀粉的制备及其对纸张性能的影响

本研究在质量分数为30%的淀粉乳液中加入纳米微晶纤维素(NCC)与Na ClO于50℃恒温条件下制得NCC-NaClO氧化淀粉,并探究了NCC添加量对淀粉氧化程度的影响,再利用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对氧化淀粉进行了表征,并探讨了氧化前后淀粉用作纸张表面施胶剂和浆内添加剂对纸张强度性能的影响。结果表明,添加NCC能有效提高淀粉的氧化效果,当NCC用量为0. 5%(以绝干淀粉质量计)时,NCC-NaClO氧化淀粉的羧基含量为1. 10%,NCC-NaClO氧化淀粉表面施胶量为2 g/m~2时,纸张表面接触角为82. 5°,可作为纸张表面施胶剂使用; NCC-NaClO氧化淀粉用量为0. 75%时,可明显改善纸张的强度性能。     

纳米纤维素/壳聚糖复合涂膜在红桔保鲜中的应用

为探寻安全高效的可食性涂膜应用于柑橘保鲜,选取壳聚糖(chitosan,CS)和纳米纤维素(nanocrystal cellulose,NCC)两种天然材料进行复合,对红桔进行涂膜保鲜。首先制备了独立膜,考察了NCC对独立膜抗张性能和透过性能的影响;然后将NCC/CS复合涂膜用于红桔保鲜,考察其对红桔腐烂率和各项生理品质指标的影响。结果表明,NCC的添加有助于提高复合独立膜的抗张性能,降低其吸湿性。在红桔保鲜中应用时,相较于CS涂膜,NCC/CS复合涂膜可进一步降低红桔在贮藏期间的腐烂率,减少丙二醛的积累,有利于保持果实硬度,并维持其营养物质的含量。其中,NCC质量分数为6%的6NCC/CS复合涂膜对红桔的保鲜效果最为显著。     

纳米TiO2/有机氟改性聚丙烯酸酯无皂乳液的制备

以γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)为硅烷偶联剂对纳米TiO₂表面进行改性,采用改性纳米TiO₂、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵、甲基丙烯酸十二氟庚酯为聚合单体,通过无皂乳液聚合法制备纳米TiO₂/有机氟改性聚丙烯酸酯无皂乳液,并将其应用于亚麻织物整理。采用红外光谱对乳液胶膜进行分析,以XRD和TG对表面改性的TiO₂进行分析,并测试复合乳液粒径分布及大小,以及织物抗紫外线性能等。结果表明:TiO₂表面经KH-570改性后,具有良好的分散性,降低了TiO₂自身的团聚。制备的无皂乳液稳定,粒径分布均匀。经无皂乳液整理的亚麻织物柔软光滑,疏水角达到134.78°;整理织物的抗紫外线性能明显提高,UPF达到63.7。     

纳米微晶纤维/聚乙烯醇复合薄膜的制备及性能

采用蔗渣为原料制备出粒径大小为20～50nm的纳米微晶纤维素(NCC),并用溶胶/凝胶方法制备出不同NCC含量的纳米微晶纤维素/聚乙烯醇(NCC/PVA)复合薄膜,重点研究了NCC加入量对复合薄膜综合性能的影响。结果表明,NCC的加入能使薄膜的热稳定性有所提高,当NCC的添加量在0.5%时,聚乙烯醇薄膜的拉伸强度提高了115%,吸水性降低了12.0%,断裂伸长率减少了68%。     

镁碱沸石的改性及催化油酸异构化制备异硬脂酸

以钠型镁碱沸石为催化剂,经改性和表面修饰后催化油酸进行异构化反应,再通过加氢反应制备异硬脂酸。采用单因素实验考察了不同改性条件(改性方法、改性剂、煅烧温度和煅烧时间)对催化剂活性的影响,在此基础上探究了3种不同表面修饰剂对改性催化剂的修饰催化效果。结果表明,最佳的改性条件为：采用铵改性,以氯化铵为改性剂,煅烧温度500 ℃,煅烧时间3 h。在最佳改性条件下,异硬脂酸产率达到74.81%。在最佳改性条件下制备的氢型镁碱沸石,用10%（基于催化剂质量）三苯基膦进行表面修饰后,用于催化油酸异构化制备异硬脂酸,异硬脂酸产率超过81%。