天然纤维素纤维的溶解及成膜性能研究

采用电晕处理方法来活化棉纤维表面,然后用不同浓度(质量分数,后同)配比的NaOH/尿素和NaOH/硫脲,2种溶剂体系来溶解该纤维,通过对纤维素溶解度和纤维素溶液成膜性能的研究,发现电晕处理是一种很好的表面活性处理方法,其处理功率的大小,对纤维素的溶解度和成膜性能有较大影响.另外,NaOH/硫脲溶剂体系的溶解性能更优,其纤维素溶液成膜性能更好.     

纤维素溶剂体系的研究进展

纤维素是自然界含量最丰富的可再生资源,开发一种具有应用前景、环境友好、生物可降解的新型绿色溶剂成为近年来的一项主要任务。综述了传统纤维素的溶解方法,包括铜氨溶液体系和二硫化碳/氢氧化钠(CS2/NaOH)体系,介绍了新型纤维素溶剂NMMO、离子液体等,探讨了各种体系的溶解机理及其优缺点,并在此基础上提出了溶剂法生产纤维素纤维的进展和趋势。     

电喷射技术制备微/纳米纤维素及其性能研究

以海南椰子水为主要培养体系,木醋杆菌为菌种,通过添加蔗糖,生物合成了细菌纤维素(BC)。通过添加离子溶剂[BMIM]Cl和助纺剂聚乙烯醇(PVA)考察该纤维素在电喷射技术下的纺丝性能,并采用FT-IR、XRD和SEM对产物的性能进行了表征。结果表明:所制得的BC数均分子量Mn为335673,重均分子量Mw为347662,硫酸水解后的结晶指数为97%。电纺离子溶剂[BMIM]Cl溶解的BC只能得到粒径在150~400nm之间的纳米纤维素颗粒,但是电纺BC/PVA混合溶胶可得到平均直径在250~400nm之间光滑复合纤维。单一的BC不能纺丝,但是它可以以纳米晶体方式分散在PVA纳米纤维中。     

新型CO2可逆离子液体体系制备纤维素膜的结构与性能

以新型CO2可逆离子液体CO2/DBU/DMSO体系经溶解、沉积制备出纤维素膜,系统探究了沉积浴的种类、溶剂组成及溶解时间对纤维素膜结构与性能的影响。研究表明,经该体系充分溶解并水沉积得到的纤维素膜具有Ⅰ型与Ⅱ型结晶并存的结构,与原纤维素的固有结晶结构相近。所得纤维素膜具有良好的力学性能,拉伸强度达到55.9MPa,断裂伸长率为9%。因此,新型CO2可逆离子液体体系的运用,为简便易行制备性能良好的纤维素膜提供了重要的技术途径。     

静电纺丝法制备细菌纤维素纳米纤维

利用静电纺丝技术,以实验室自制的细菌纤维素(BC)为原材料,选择室温离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯化物(AMIMCL)为溶解体系,制备出细菌纤维素纳米纤维。实验中通过添加助溶剂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)降低纺丝液的粘度,并设计了转动的滚筒收集器,考察了BC质量分数、DMF的添加量、电压、固化距离等因素对静电纺丝的影响,利用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)以及X射线衍射(XRD)对纺丝进行分析。研究表明,在BC质量分数为5%、AMIMCL与DMF的质量比为1∶2.5、电压为23kV、固化距离为12cm、环境湿度为60%～80%的条件下能够制备出连续的、直径为500～800nm的细菌纤维素纳米纤维;BC的晶体结构为纤维素Ⅰ型,而BC经离子液体溶解并静电纺丝后其结构转化为纤维素Ⅱ型。     

高DP竹溶解浆在NaOH/添加剂水溶液中的溶解行为

低温溶解纤维素的NaOH/添加剂水溶液溶剂体系因其价廉环保、溶解快速的特点引起了广泛的关注,但因为溶解能力的限制使其难于工业化。因此本文以较高聚合度(DP740)的商业竹溶解浆为实验原料,通过正交偏光显微镜观察了其在7%NaOH/12%尿素、9.5%NaOH/4.5%硫脲和8%NaOH/8%尿素/6.5%硫脲等NaOH/添加剂水溶液溶剂体系中低温溶解的行为。通过生成的透明纤维素溶液的粘度测试、溶解率的测定,UV-Vis光谱分析、动态光散射(DLS)测试和未溶残渣的XRD分析比较了3种NaOH/添加剂水溶液溶剂体系对高聚合度竹溶解浆的溶解能力。实验结果表明,8%NaOH/8%尿素/6.5%硫脲水溶液对竹溶解浆表现出最佳的溶解能力,约达到60%的浆纤维溶解。即不同于纯纤维素和其它低聚合度的化学木浆,纤维刚硬的高聚合度竹溶解浆在低温需要较高浓度的碱液和复配强氢键破坏能力的添加剂的溶剂体系才能获得较好的溶解效果。     

芦苇纤维素在NMMO中的溶解及其再生前后性能的研究

选用来源广泛、价格低廉、可再生的芦苇作为纤维素的主要来源,以N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)为溶剂,利用傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)等着重研究了芦苇纤维素在NMMO中溶解前后结构与性能的变化,并探究了芦苇纤维素的成膜性、力学性能及耐酸耐碱性.结果发现:芦苇纤维素溶解后,聚合度较溶解前有所降低,晶型由纤维素Ⅰ变成了纤维素Ⅱ.此外,芦苇纤维素在质量分数为4%~8%时成膜性能较好,且在质量分数为8%时力学性能最好,并具有较好的耐酸耐碱性.     

N-烯丙基吡啶氯盐离子液体/有机溶液复合溶剂对纤维素的溶解性能

采用一步法合成N-烯丙基吡啶氯盐离子液体([APy]Cl),用红外光谱(FT-IR)和核磁共振(1H-NMR)进行结构表征,并与常用有机溶液(二甲基亚砜(DMSO)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)及吡啶)配成复合溶剂,测定并比较对棉浆粕的溶解能力。结果表明,四种复合溶剂均为纤维素的优良溶剂,其中在[APy]Cl/DMAc复合溶剂中溶解性能最佳,在100℃、DMAc质量分数为40%时,溶解度能达到12.25%。利用FT-IR、X射线衍射(XRD)和热重分析(TGA)对溶解再生前后纤维素膜的结构进行分析。结果表明,四种复合溶剂均为纤维素的直接溶剂,可将晶型由Ⅰ转变成Ⅱ,热稳定性良好。     

DMSO对纤维素在咪唑型离子液体中溶解性能的影响

本文通过向传统离子液体中添加助溶剂DMSO来增强离子液体对纤维素的溶解效果。系统研究了DMSO添加量对纤维素溶解性能的影响,结果表明50℃下随着DMSO添加量的增大,纤维素的溶解程度增加,当DMSO添加量为50%时溶解效果最佳。采用电导率测试研究了DMSO与离子液体的作用机理,并通过FT-IR、XRD、TGA、SEM以及力学性能测试等方法对添加不同量DMSO溶剂溶解再生后的纤维素膜进行了分析,结果表明添加DMSO后溶剂仍为纤维素的直接溶剂,溶解再生后纤维素晶型由Ⅰ转变为Ⅱ型,并且随着DMSO添加量的增加,溶剂对纤维素分子链及结晶区的破坏能力增大,从而导致再生纤维素结晶度、抗拉强度及聚合度相对纯离子液体再生的有所降低。     

NMMO工艺纤维素膜结构与性能的研究

以纤维素为原料,N-甲基吗啉-N-氧化物(简写NMMO)为溶剂,采用相转化法制备非对称纤维素膜.利用扫描电子显微镜对NMMO工艺纤维素膜的微观结构进行了观察,分析了不同纤维素浆粕、聚合度、铸膜液浓度、溶解温度及凝固浴温度等工艺参数对成膜结构和性能的影响.     

再生细菌纤维素膜的制备与性能表征

采用LiCl/DMAc的溶解体系将细菌纤维素溶解后制备再生细菌纤维素(RBC)膜,并研究了成膜的细菌纤维素溶液浓度对膜的结晶度、平衡含水率、透光率以及对营养物质(氯化钠、葡萄糖、色氨酸)的透过性能的影响。实验结果表明,随着成膜溶液浓度的升高,再生膜的结晶度有一定程度的降低;平衡含水率稍有升高;再生膜干态下的透光率变化不大但浸泡PBS后膜变化较大;对营养物质的透过系数随浓度变化较小,对葡萄糖和色氨酸的透过系数相近,约为1.0×10-6cm2/s,氯化钠的透过率系数约为2.5×10-6cm2/s。研究表明再生细菌纤维素膜是一种潜在的人工角膜板层移植材料。     

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。     

环境友好高吸水纤维素海绵的制备及影响工艺

NaOH/尿素水溶液体系低温溶解纤维素法是一种环境友好、低成本的纤维素溶解方法。文中以NaOH/尿素水溶液为溶剂体系,微晶纤维素为原料,无水硫酸钠为成孔剂、精梳棉为增强纤维,利用冷冻法溶解微晶纤维素成功制备了具有高吸水性能的纤维素海绵。通过扫描电子显微镜、电子万能材料试验机及差重法分析了微晶纤维素浓度、增强纤维浓度、成孔剂浓度以及成孔剂颗粒大小对纤维素海绵形态结构、密度、拉伸强度及吸水率的影响。研究结果表明,微晶纤维素质量浓度、增强纤维质量浓度、成孔剂浓度以及成孔剂颗粒的大小是影响纤维素海绵性能的主要因素。当纤维素添加量为m(纤维素)/m(S)=6/100,增强纤维添加量为m(增强纤维)/m(S)=3/100,成孔剂添加量为m(成孔剂)/m(S)=140/100,成孔剂的粒径在0.125~0.18mm时,纤维素海绵的综合性能较好,其形态均匀,吸水性可以达到900%以上。     

溶剂法纤维素膜的制备改性与气体渗透性能

以N-甲基吗啉-N-氧化物（NMMO）为溶剂物理溶解纤维素，是纺织行业中新兴的Lyocell纤维制备过程中采用的溶解方法．本实验室创造性地借鉴此工艺。以NMMO为溶剂制备出新型纤维素膜．本文介绍了纤维素作为膜材料的优点以及溶剂法新型纤维素膜的制备、干燥、改性以及气体渗透性能等．     

低共熔溶剂体系下木质纤维素的功能化改性及应用研究进展

低共熔溶剂(DES)作为一种新型绿色溶剂,相比离子液体等其它溶剂,其具有制备简单、配制灵活、成本低、效率高等特点,在木质纤维素绿色加工领域有着广泛的应用前景。近年来,基于DES体系下木质纤维素的溶解、组分分离、衍生化改性等研究取得了一系列重要的进展,相比于在传统离子液体或有机溶剂体系,在DES体系下木质纤维素的化学改性更绿色环保,经过改性的木质纤维素在纳米纤维的制备、复合材料的构建等领域得到了广泛的应用。本文综述了在DES体系下木质纤维素的阳离子化、酯化及其它衍生化等功能化改性及DES体系下改性的木质纤维素在纳米分散、复合材料等功能化应用方面的研究进展。最后总结并展望了在DES体系下木质纤维素功能化改性及应用所面临的机遇和挑战。      

以N-甲基吗啉-N-氧化物为溶剂的纤维素氨基甲酸酯纤维的制备及性能

以纤维素氨基甲酸酯(CC)为原料,采用Lyocell工艺,以N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)为溶剂,通过干湿法纺丝成功制备了CC纤维,并采用X射线衍射、力学性能测试、热重分析、扫描电子显微镜等方法对所得CC纤维的结构与性能进行了研究。结果表明,CC能够很好地溶解于NMMO溶剂中,所纺制的CC纤维具有纤维素Ⅱ晶型结构;随着喷头拉伸比的提高,纤维力学性能提高;纤维表面光滑、结构致密,具有较好的热稳定性和抗原纤化性能。     

离子液体对纤维素溶解性能的研究进展

纤维素是自然界含量最丰富的可再生资源,开发一种具有应用前景、环境友好、生物可降解的新型绿色溶剂成为近年来的一项主要任务。离子液体作为纤维素的非衍生化溶剂,在纤维素研究中呈现出了良好的发展态势。综述了国内外离子液体对纤维素溶解、再生的近期研究成果,分析了纤维素在溶解过程中存在的问题,并探讨了纤维素的溶解机理,提出了离子液体溶解纤维素的发展方向。     

月桂酸纤维素酯的合成表征及相变性能

以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim]Cl)为溶剂溶解棉浆粕纤维素,在纤维素/[Bmim]Cl均相溶液体系中,采用共反应剂法合成了具有固-固相变性能的月桂酸纤维素酯(LACE)。考察了影响产物取代度的各种因素;采用红外光谱、核磁共振氢谱、X射线衍射、差示扫描量热分析、热重分析等手段对产物的结构及相变性能进行了表征;并对具不同取代度产物的相变储能性能进行了测试分析。结果表明,当纤维素葡萄糖苷(AGU)∶对甲苯磺酰氯(Tos-Cl)∶月桂酸(LA)的摩尔比为1∶3∶3,于75℃反应6h时,所得产物具有较高的取代度,该产品吸热焓值为126.2J/g(相变温度为44.5℃),放热焓值为122.3J/g(相变温度为31.0℃),在相变温度范围内无熔化现象,具有典型的固-固相变材料特征。     

DMSO/AmimCl体系应用于微晶纤维素的制备

利用二甲基亚砜/氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑(DMSO/AmimCl)体系通过溶解纤维素无定型区及残缺的结晶区来制备微晶纤维素。利用FT-IR、XRD、TGA和SEM等技术对微晶纤维素的结晶度、得率、结构、热稳定性能以及形态特性进行分析。研究结果表明,在DMSO/AmimCl质量比为0.4的溶剂体系中,得到的微晶纤维素性能最好,并对此实验的再现性进行了论证。FT-IR和XRD结果表明,所得微晶纤维素的化学结构以及结晶结构与商品微晶纤维素基本一致,微晶纤维素的晶型为纤维素Ⅰ型,结晶度为69.23%。TGA和SEM表明微晶纤维素的热稳定性能优异,多数纤维形态呈棒状,通常表面具有长条形凹痕。     

DMAc / LiCl 体系下纤维素 / 聚醚砜共混膜的制备与表征

采用 N,N-二甲基乙酰胺(DMAc) / 氯化锂(LiCl)体系作为纤维素溶剂,制备了纤维素 / 聚醚砜共混膜。探讨了共混比对膜的断裂强度、断裂伸长率和纯水通量等膜性能的影响,并确定了纤维素 / 聚醚砜最佳共混比为 1 : 16。 对共混膜进行了 SEM 和 DSC 分析,确认了纤维素 / 聚醚砜共混膜是一个相容的聚合物共混体系。