纤维素在离子液体中的反应性能及机理研究进展

本文综述了纤维素在传统溶剂和新型溶剂——离子液体中的反应类型,总结了纤维素在传统溶剂和离子液体中的反应特点,着重阐述目前国内外纤维素在离子液体中各类反应的研究进展,最后总结了离子液体体系中纤维素均相反应和非均相反应机理。     

两种离子液体中制备再生棉浆纤维素膜及其性能研究

以1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim]Cl)和1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([Emim]Ac)两种离子液体作为棉浆粕的溶解体系,并制备了再生棉浆粕纤维素膜,采用红外光谱、X射线衍射、热重分析、扫描电镜和质构仪对棉浆再生前后纤维素膜进行结构表征 结果表明,将棉浆直接溶解在离子液体中,再生后纤维素晶型由Ⅰ型向Ⅱ型的晶型转变,热稳定性略有下降 再生纤维素膜结构致密均匀,力学性能优异,在[Bmim]Cl和[Emim]Ac中拉伸强度分别可达94.55MPa和39.15MPa.     

两种离子液体中制备再生棉浆纤维素膜及其性能研究

以1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（[Bmim]Cl）和1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐（[Emim]Ac）两种离子液体作为棉浆粕的溶解体系,并制备了再生棉浆粕纤维素膜,采用红外光谱、X射线衍射、热重分析、扫描电镜和质构仪对棉浆再生前后纤维素膜进行结构表征。结果表明,将棉浆直接溶解在离子液体中,再生后纤维素晶型由Ⅰ型向Ⅱ型的晶型转变,热稳定性略有下降。再生纤维素膜结构致密均匀,力学性能优异,在[Bmim]Cl和[Emim]Ac中拉伸强度分别可达94.55MPa和39.15MPa。      

离子液体溶解细菌纤维素工艺优化及性能

为提供一种新型高效的细菌纤维素(Bacterial cellulose,BC)溶解途径,本文以投料量、复合溶剂配比、溶解温度为实验因素,对离子液体咪唑类氯盐氯化-1-烯丙基-3-甲基-咪唑(1-allyl-3-methylimidazolium chloride,AmimCl)和1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)溶解BC工艺进行优化,并对溶解后的BC进行再生处理,利用傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR)、X-射线衍射(X-Ray Diffraction,XRD)、扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)及热重-差示扫描量热(Thermogravimetric Analysis-Differential Scanning Calorimetry,TG-DSC)对AmimCl溶解再生前后BC的化学基团、结晶度、表面形貌及热性能进行了分析。结果表明,离子液体AmimCl溶解BC最优工艺为:溶解温度为110 ℃,复合溶剂比为AmimCL:DMI=8:2,溶解时间为11 h,此条件下BC/IL溶液中BC质量分数可达6.5%。离子液体AmimCl溶解BC属于物理过程,不破坏其基本结构,溶解再生后的BC结晶度及热性能有所降低,纤维表面出现很多裂缝及孔洞,微纤丝堆积变得松散。本研究为BC实际应用过程中难溶解的问题提供了新的思路,为BC改性奠定了理论及技术基础。     

离子液体中纤维素氨基甲酸酯的合成

本实验采用有机载体——溴代N-乙基吡啶离子液体（[EPy]Br）,以棉秆和尿素为原料,一步合成纤维素氨基甲酸酯。考察了其影响因素,且以活化时间、反应温度和酯化反应时间的影响较大,从而基于此三因素进行正交实验确定其最佳条件是活化时间为7h,反应温度为150℃,酯化反应时间为3.5h。且在最佳条件下进行实验,可得出酯化产物的含氮量在8%左右。然后由其红外光谱图可知,1714cm-1处酰胺中的羰基峰和3680～3000cm-1处的双峰以及凯氏定氮实验可判定尿素与纤维素进行了酯化反应。     

离子液体/壳聚糖复合膜的制备及性能研究

通过溶液蒸发铸膜法制备壳聚糖膜及离子液体/壳聚糖复合膜.利用傅里叶红外光谱仪、原子力扫描探针显微镜和动态热机械分析等测试手段分析了样品的结构、形貌和动态力学性能.结果表明,壳聚糖中加入离子液体形成复合膜,离子液体加入壳聚糖不仅是简单的物理混合,两者之间有氢键等作用力存在;离子液体对壳聚糖膜结晶形貌有较大影响,纯壳聚糖膜结晶为细长针状,且分散均匀,样品表面比较平整;加入离子液体后,呈球形颗粒状,且随着其加入量的增多,颗粒尺寸呈先增大后减小的趋势.当加入量为20%时,颗粒尺寸最大,表面粗糙度达267.74 nm;复合膜的储能模量达到最大,约是纯壳聚糖膜储能模量的1.5倍;但离子液体的加入并未明显改变其玻璃化转变温度.     

从离子液体溶液中制备高韧纤维素纤维纺织品

开发出一种新型非咪唑基离子液体。将其作为溶解纤维素的溶液,应用于干喷湿法制备Lyocell型纤维素纤维,不但可显著降低温度,还可减少能耗和纤维素的降解。制得的纤维具有很高的力学性能,超过目前商业化的人造纤维素纤维。由于是采用纤维素制得的,这种纤维因此而被命名为Ioncell-F。采用该纤维制作相应的服装和纺织品试样,用以评估这类新型溶液纺丝工艺的潜力。一系列纤维素溶质包括低度精制的纤维素纸浆及废弃材料都可溶解于该离子液体中,这使得废料更易回收,促进了资源的循环利用。Ioncell-F的力学性能达到了增强(生物)复合材料或生物基碳纤维前驱体的水平,显示出广阔的应用前景。     

离子液体-球磨法制备柠檬籽纤维素纳米纤丝及其结构表征

为推进柠檬加工副产物的高值化利用和开发纳米纤维素高效制备方法,本研究以柠檬籽为原料,采用不同质量分数(0～50％)的离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯化物(1-butyl-3-methylimidazolium chloride,[BMIM]Cl)为湿磨介质,通过机械球磨法制备柠檬籽纤维素纳米纤丝(lemon seed ...     

离子液体中制备多组分纤维素纤维

讨论了由纤维素和聚丙烯腈所组成的溶液在离子液体中形成纤维的过程。除了制备聚合物溶液外,还描述了由干湿法制备纤维素聚丙烯腈纤维的成形以及其纺织物理特性、保水性、原纤化趋势和染色性能。根据此工艺能获得一种既具特性又具可变性能的纤维,这些性能取决于所用聚合物的种类、溶剂以及之间的比例。     

离子液体中自由基反应制备纤维素接枝共聚物

通过季胺化反应合成离子型液体1-丁基,3-甲基氯化咪唑[Bmin]Cl,13C NMR结果表明有效地合成了目标产物。将脱脂棉纤维素溶解于合成的离子液体中,研究讨论了[Bmin]Cl对其溶解性能及溶解前后纤维素的变化。基于自由基聚合反应的原理,使纤维素在[Bmin]Cl中均相与丙烯酰胺接枝共聚,FT-IR证明了接枝产物的生成,凯氏定氮法测量计算得接枝率达60%。正交试验结果表明各因素对接枝率的影响的主次顺序为:引发剂与纤维素的质量比>反应时间>单体与纤维素的质量比>反应温度。     

纤维素/离子液体溶液流变行为的研究

以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（[BMIM]Cl）为溶剂,制备了不同质量分数的纤维素/[BMIM]Cl溶液,利用ARES-RFS旋转流变仪研究了溶液的稳态流变行为,讨论了剪切速率、温度和纤维素含量等因素对溶液粘度和非牛顿指数的影响。结果表明：纤维素/[BMIM]Cl溶液属于非牛顿假塑性流体,呈现切力变稀行为;溶液的表观黏度随着剪切速率的升高而降低;随着温度的升高,溶液的结构黏度下降,而非牛顿指数增加;纤维素含量的增加可使溶液的结构黏度、零切黏度和黏流活化能增大,使非牛顿指数降低。     

纤维素在咪唑基离子液体中的降解行为

为了解纤维素在咪唑类离子液体中的降解行为,用正交试验法分析了温度、转速、时间对纤维素降解程度的影响,并比较了纤维素在四种离子液体中的降解行为。结果表明,纤维素在1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐（[EMIM]Ac）中的最佳溶解条件为,温度80℃,时间1h,转速230r/min。温度对纤维素降解程度影响最大,其次为时间和转速。同条件下,纤维素在[EMIM]Ac中的降解最轻,在1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐（[AMIM]Cl）中降解最严重。没食子酸丙酯可显著缓解纤维素在离子液体中的降解程度。[EMIM]Ac、1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐（[BMIM]Ac）遇没食子酸丙酯显紫红色,并在纤维素溶解后颜色消失。     

离子液体新介质在高值化纤维素纤维中的应用

为了探索高值化纤维素纤维的发展,综述了离子液体新介质在高值化纤维素纤维中的应用,详细介绍了离子液体溶剂体系、纺丝过程与技术的进展,指出离子液体新介质应用于纤维素纤维理论研究已比较完善,形成一定的技术积累,处在工程化的前期。列举了多种离子液体为溶剂的高值化纤维素纤维产品,提出高值化纤维素复合纤维与纤维素衍生物纤维是离子液体在纤维素纤维产品开发领域的发展方向。     

羧甲基纤维素钠改性角蛋白膜的结构与性能

为改善羊毛角蛋白的成膜性能,以羧甲基纤维素钠(CMCNa)为改性剂,将其与羊毛角蛋白进行共混制备改性羊毛角蛋白膜。借助激光显微镜、红外光谱仪、X射线衍射仪以及热性能分析仪等对羧甲基纤维素钠改性膜的结构与性能进行表征。结果表明:经CMCNa改性的羊毛角蛋白膜,其结构更加致密,热稳定性和疏水性增强,伸长率由未改性前的1.8%增加至6.4%;改性羊毛角蛋白膜在水中的降解性由原来的20.4%增加至78.6%,但其强度由原来的35 MPa降低至16.3 MPa;CMCNa与羊毛角蛋白在共混过程中由于氢键的相互作用,降低了角蛋白的分子内氢键作用力,同时CMCNa的加入使羊毛角蛋白膜的结晶结构由原来的α-螺旋结晶结构转变为α-螺旋和 β-折叠共存的结晶结构。     

干燥方法对细菌纤维素膜特性及结构的影响

本文主要通过测定膜的厚度、吸水率、水蒸气透过率、透光率、力学性能等指标,研究三种干燥方法(直接干燥法、冷冻干燥法和匀浆后干燥法)对木醋杆菌制备的细菌纤维素膜特性的影响,并利用红外光谱、电镜扫描等设备分析细菌纤维素膜的结构。结果表明:干燥方法明显影响细菌纤维素膜的特性,冷冻干燥法制备的膜厚度值、吸水率和水蒸气透过率分别为0.47 mm、88.14%、53.28 g/m~2h,均显著高于其他两种样品(p<0.05);直接干燥法制备的膜的拉伸强度为46.7 MPa、冷冻干燥法制备的细菌纤维素膜的断裂伸长率为4.48%,显著性高于其他两者(p<0.05);直接烘干样品的透光性最好,且直接烘干样品和匀浆后干燥样品的透光率同波长呈正相关;直接干燥法、冷冻干燥法和匀浆后干燥法孔隙率分别为35.21%、69.27%、8.91%,且差异性显著(p<0.05)。细菌纤维素膜的扫描电镜结果显示:冷冻干燥样品结构松散、存在孔洞结构,直接烘干和匀浆后干燥样品结构较为紧致、孔洞较小,且扫描电镜结果与孔隙率结果相一致。红外光谱分析结果表明:三种样品均具有纤维素特征吸收峰,但峰尖锐程度和面积的大小受干燥方法影响较大。因此,干燥方法直接影响细菌纤维素膜的结构,从而影响膜的特性。      

月桂酸纤维素酯的酰化法制备及其成膜性能

将棉浆粕纤维素溶解在离子液体([Bmim]Cl)中获得纤维素/[Bmim]Cl均相溶液后,在4-二甲氨基吡啶的催化作用下,通过纤维素与月桂酰氯的酰化反应制备了月桂酸纤维素酯(LACE)。采用FT-IR、1H NMR、XRD、TG等表征方法研究了产物结构及热稳定性;考察了产物取代度的影响因素;并选择具有不同取代度的LACE溶解在CHCl3中配成不同浓度的制膜液,采用延流法制膜,通过考察制膜条件与薄膜力学性能的关系以及薄膜形貌特征,研究了LACE的成膜性能。结果表明:95℃下,反应物以物质的量比为n(AGU)∶n(DMAP)∶n(LC)=1∶0.03∶3投料并反应4 h,所得产物具有较高取代度,在非极性溶剂中溶解性能优良,且无需加入增塑剂就可模塑成型。     

离子液体溶剂下蔗糖酯合成研究

采用离子液体BMIMCl为溶剂,研究蔗糖与硬脂酸甲酯反应特性,考察物料摩尔比、反应温度、反应时间、催化剂用量及离子液体重复利用次数对蔗糖酯(SE)产率影响。试验结果表明:在硬脂酸甲酯/蔗糖最佳摩尔比为3:1;反应时间为3h;反应温度为130℃;催化剂用量为(wt.)3%,此时产率最高,可达91.80%;试验结果还表明,其共溶剂离子液体可重复利用,经3次利用后SE产率仍在75%以上。     

可食性羧甲基纤维素膜制备及性能研究

该试验主要以羧甲基纤维素(CMC)为膜原料,研究影响膜性能的各种因素,并通过正交试验确定制备CMC可食性膜最佳工艺参数;最后通过验证试验得出制备可食性羧甲基纤维素膜最佳工艺条件为:CMC浓度为2%,甘油添加量为30%,倒膜量为11 g,烘烤温度为50℃;在此条件下制得膜综合评分为87.18分。     

用离子型液体制造纤维素纤维的新进展

描述了采用作为目前研究得最充分的新材料之一的离子型液体制造纤维素纤维的新进展.使用离子型液体能提高加工效率.与NMMO法相比,溶解步骤更容易控制,工艺本质上是安全的,能生产不同性质的纤维.用离子型液体制造的纤维,就强度和弹性而言,已显示出与NMMO和粘胶法制造的纤维相似的性质.可以把工艺设计成既能制造原纤化纤维,又能制造非原纤化纤维,专供纺织用.这种设计纤维的灵活性在未来纺织和产业用途中使这项新技术有大规模应用的潜力.     

制备条件对玉米醇溶蛋白膜机械性能的影响

以玉米醇溶蛋白为原料制备蛋白膜时,研究了乙醇浓度、蛋白质浓度等制备条件对蛋白膜机械性能的影响。在单因素实验基础上,以蛋白质浓度、甘油添加量、聚乙二醇400添加量、半胱氨酸添加量4个因素为变量进行响应面优化,结果表明:当乙醇体积分数为75%、水浴成膜温度70℃、蛋白质浓度0.103 4g/ml、甘油质量分数30%、聚乙二醇400质量分数24%、半胱氨酸质量分数0.80%时,蛋白膜的拉伸强度为7.5MPa,断裂延伸率为202.7%。