低共熔溶剂预处理制备豆渣纤维素纳米纤丝的研究

采用氯化胆碱-草酸、氨基磺酸-尿素、氯化胆碱-柠檬酸分别经混合加热法制备了3种低共熔溶剂(DES),探讨了不同低共熔溶剂对豆渣纤维素预处理效果的影响。结果表明,3种DES均能够提纯豆渣纤维素,其中氯化胆碱-草酸体系对豆渣提纯纤维素效果最好,综纤维素含量为95.81%,且得到的α-纤维素含量高达92.60%,经高压均质后得到豆渣纤维素纳米纤丝(CNF),其直径为27～30 nm。氯化胆碱-柠檬酸体系和氨基磺酸-尿素体系分别预处理的豆渣经高压均质制备得到的纤维直径在0.1～0.5μm左右,未达到纳米级。     

低共熔溶剂在纳米纤维素制备中的应用和研究进展

低共熔溶剂(DES)是由氢键供体和氢键受体混合而成的具有低熔点的混合物,作为一种绿色溶剂,DES在化学、材料、生物催化和生物质精炼等领域有着广泛的应用前景。由于DES可以使纤维素润胀,并减弱纤维素分子链之间的氢键结合,所以DES可以被应用于纳米纤维素的制备。而且DES容易回收和回用,可以使纳米纤维素的制备过程清洁、无污染。本文综述了DES法制备纳米纤维素的原理、工艺和研究进展,并讨论了DES法制备纳米纤维素需要注意的问题。     

低共熔溶剂在木质纤维素预处理中的应用

低共熔溶剂(DES)在木质纤维素预处理中已得到了广泛应用,取得了重要的研究进展.本文主要介绍了DES的物理性质及其对木质纤维素的作用机理,综述了DES在木质纤维素预处理领域(木质素的分离,纤维素的纳米分散、衍生化及其溶解,半纤维素降解转化)的应用研究进展,总结并展望DES在木质纤维素预处理应用中面临的机遇和挑战.     

酸性低共熔溶剂预处理制备含木质素的纤维素纳米纤丝及其复合膜的研究

采用酸性低共熔溶剂（deep eutectic solvent,DES）预处理并结合高压均质法制备了含木质素的纤维素纳米纤丝（lignin-containing cellulose nanofibril,LCNF）,并与聚乙烯醇（PVA）共混制备了LCNF/PVA复合膜,探讨了2种酸性DES预处理的效果,分析比较了LCNF的特性及LCNF/PVA复合膜的性能。结果表明,乳酸-氯化胆碱（LC）和乙酸-氯化胆碱（AC）对半纤维素的提取率均达到78%以上,其中LC预处理后用乙醇洗涤的处理方式对木质素的提取率高达61.2%;DES预处理后,乙醇洗涤有利于木质素的分离;利用LC制备的纤维素纳米纤丝（LC-E-LCNF）的直径为50～100 nm;相较于纯PVA膜,LCNF/PVA复合膜的疏水性明显提高,应力提升至70.3 MPa,紫外屏蔽性接近100%,且具有良好的热稳定性和雾度,以及一定的保鲜性能,该复合膜有望应用于食品包装领域。     

预水解协同低共熔溶剂制备芦苇纤维素纳米纤丝的研究

采用预水解协同低共熔溶剂法（F-DES）制备芦苇纤维素纳米纤丝（CNF）,通过对预水解芦苇得率、化学组分等的分析,探讨较佳预水解工艺,采用红外光谱、扫描电子显微镜、粒径分析、X射线衍射仪分析和热重分析等对预水解处理的芦苇以及芦苇CNF进行了表征。研究结果表明,芦苇预水解的较佳条件为：液比1∶6,预水解温度165℃,保温时间50 min。预水解芦苇得率为80.31%,α-纤维素含量为49.62%,预水解处理芦苇纤维素晶型结构未发生变化,保持纤维素Ⅰ型结构。F-DES体系处理预水解芦苇制备CNF的较优工艺条件为：FeCl3·6H2O用量为0.2 mmol/g DES,草酸二水合物/氯化胆碱（Oxd/Ch Cl）质量比为4∶1,反应时间6 h,温度80℃。制备的CNF粒径为200～800 nm,总体呈现均匀的纳米纤丝状,优化条件下制备的CNF中有90%的粒径分布在300～400 nm之间。     

基于三元低共熔溶剂体系制备阳离子化改性纤维素纳米纤丝及其性能研究

本研究以相思阔叶木浆为原料,采用氯化胆碱-甘油-氨基胍盐酸盐三元低共熔溶剂（DES）体系对高碘酸钠氧化生成的双醛纤维素（DAC）进行阳离子化改性预处理,结合超微粉碎和高压均质处理,制备阳离子化改性纤维素纳米纤丝（CCNF）。结果表明,经过DES阳离子化改性预处理后制备的CCNF比未经过任何改性处理所制备的CNF的结晶度增加,预处理60 min时,CCNF最大结晶度为63.36%,阳离子基团的引入使Zeta电位显著增大,由-18.0 mV至53.4 mV,但DES预处理会破坏纤维的内部结构,从而使悬浮液稳定性降低。     

纳米纤维素-可聚合低共熔溶剂离子导电弹性体的制备及性能研究

本研究采用紫外光引发原位聚合法将丙烯酸-氯化胆碱合成的可聚合低共熔溶剂（polymerizable deep eutectic solvents,PDES）与纤维素纳米纤丝（cellulose nanofibril,CNF）气凝胶结合,并引入植酸以增强CNF与PDES之间的结合作用,制得含有丰富的共价键和非共价键（氢键）的离子导电弹性体,通过多种现代仪器分析测试其性能。结果表明,该离子导电弹性体在机械性能（应力和应变分别可达0.38 MPa和1378%）、热稳定性、抗冻性、离子电导性（离子电导率可达3.9 mS/m）和紫外屏蔽性方面具有明显优势,同时具有一定的抗疲劳性和弹性,且基于其组装的柔性应变传感器对人体运动表现出快速、稳定、可逆的信号响应。     

基于低共熔溶剂硫酸化改性的纤维素纳米纤丝的制备及性能分析

本研究以漂白杨木化学浆为原料,采用氨基磺酸与甘油基低共熔溶剂（DES）结合超微粉碎处理制备硫酸化纤维素纳米纤丝（CNF）。探讨了预处理时间（1.0、1.5 h）、氨基磺酸与纤维素的摩尔比（20∶1、15∶1、10∶1）对纸浆纤维质量和CNF性能的影响。利用纤维质量分析仪、元素分析仪和傅里叶变换红外光谱仪对DES预处理前后的纸浆纤维结构进行了分析表征。结果表明,与未经过DES预处理的纸浆相比,经过DES预处理后纸浆纤维长度显著降低,最多降低72.67%,而纸浆纤维直径有所增加,最大增加26.82%。随着预处理时间的延长和氨基磺酸用量的增加,纸浆纤维长度降低,纸浆纤维的直径增大,纸浆纤维的硫含量增加,取代度（DS）提高至0.17。使用粒度分析仪、原子力显微镜、Zeta电位检测仪、X射线衍射仪和多重光散射分析仪对制备的CNF进行分析显示,DES预处理后,CNF的平均粒径减小,平均粒径最小为40.02 nm,CNF胶体的Zeta电位在 -43.50~-18.80 mV之间,结晶度降低,最低为58.51%,CNF悬浮液的稳定性提高。     

胆碱类低共熔溶剂提取分离丝瓜络纤维素的研究

分别采用氯化胆碱-尿素（ChCl-Ua）和氯化胆碱-草酸（ChCl-Oa）2种胆碱类低共熔溶剂（DES）提取分离丝瓜络纤维素,探讨了这2种DES提取分离丝瓜络纤维素的工艺。结果表明,这2种DES对丝瓜络纤维素提取分离的效果具有显著差异,其中ChCl-Oa DES提取分离丝瓜络纤维素的条件更温和、效果更佳,90℃下反应2.5 h,丝瓜络的纤维素含量可增加到76.41%,半纤维素和木质素的去除率分别为68.4%和63.9%。与未处理的丝瓜络相比,经过ChCl-Oa DES处理后的样品表面变得粗糙不规整,且内部纤维裸露可见。XRD分析结果表明,经这2种DES处理后的丝瓜络的纤维素结晶结构并未改变,仍为纤维素Ι型,但由于半纤维素、木质素、无定形纤维素等非晶部分的溶解,导致结晶度增大。     

基于低共熔溶剂预处理的木质纤维素生物质精炼研究进展

低共熔溶剂(DES)是一种新型的绿色溶剂,具有制备简单、成本低廉、生物相容性好、可循环再生、分子极性强和可设计性等特点,在生物质精炼、催化转化及功能材料构筑等领域展现出良好的应用前景.本文结合DES预处理技术在木质纤维素生物质精炼领域的最新研究报道,重点综述了不同组成和性质的DES采用单独或协同预处理分别对纤维素、半纤...     

选择性分离植物纤维木质素的开关型DES预处理体系的构建及展望

利用低共熔溶剂（DES）对植物纤维木质素进行分离提取,可以克服传统植物纤维预处理过程中存在的处理效率低、溶剂损失大和木质素降解严重等技术难题。为提高木质素提取率,选用的DES一般具有较强的极性,在处理植物纤维后,其与碳水化合物组分不易分离,而且DES回收较为困难。针对上述问题,基于DES体系的作用机理和溶剂特性,研究构建了开关型DES,可在提取木质素时强化DES的极性,提高木质素提取率;在回收DES过程中将其转化为非极性,提高DES的回收率。构建低成本、高效率、可持续提取木质素的开关型DES预处理方法,可进一步丰富植物纤维预处理技术理论体系。     

酸/碱性低共熔溶剂预处理对轻木物化性质及酶水解影响

采用酸/碱性低共熔溶剂（DES）在110℃和5 h下预处理轻木原料,分析了预处理前后轻木的化学组成、表面形貌、结构变化和酶水解性能。结果表明,3种酸/碱性DES预处理均可有效解构轻木原料。酸性DES可去除几乎所有的半纤维素和部分木质素,且酸性较强的氯化铝六水合物/丙三醇体系处理导致部分纤维素降解。碱性氯化胆碱/乙醇胺体系预处理后木质素大量去除,残留物中保留大量碳水化合物。预处理可显著增效纤维素酶水解,葡萄糖得率由原料的16.5%提升至52.6%～60.7%。DES经循环使用3次后纤维素酶解效率仍可达原料的2.5倍以上。     

三元DES预处理杨木屑促进纤维素酶水解的研究

采用由对甲基苯磺酸、氯化胆碱和乙醇组成的新型三元低共熔溶剂（DES）对杨木屑进行预处理,研究了三元DES预处理对杨木屑木质纤维化学组分、微观形态、结晶结构、化学结构及纤维素酶水解效果的影响。结果表明,和杨木屑原料相比,二元DES预处理物料的木质素脱除率不升反降,而添加乙醇的三元DES预处理物料的木质素脱除率提高至69.2%;三元DES体系可有效抑制物料表面酸不溶物质的形成,减少纤维素酶的无效吸附,可将纤维素酶水解效率提高至76.6%;在三元DES预处理过程中,半纤维素、木质素以及纤维素无定形区结构的破坏导致纤维素结晶度由原料的48.7%提高至65.7%,纤维素结晶指数由0.66提高至0.76。     

不同类型低共熔溶剂预处理对玉米秸秆酶解效率的影响

为探索不同类型低共熔溶剂（DES）预处理提高生物质酶解效率的机制,该研究选取两类DES即酸性（氯化胆碱(ChCl)-乳酸(Lac)、甜菜碱(B)-Lac）和碱性DES（ChCl-乙醇胺(M)、ChCl-N-(2-羟乙基)乙二胺(CN-2)）预处理玉米秸秆,对比研究不同酸碱性的DES对玉米秸秆组分和酶解效果的影响。研究表明碱性DES预处理和酶解效果较好,多糖含量从未处理时51.59%提高到81.33%~83.36%,木质素去除率71.35%~89.72%,多糖降解较为完全。红外光谱显示预处理中大量木质素和半纤维素的链接键发生断裂,糖苷键吸收峰显著增强;X-射线衍射表明玉米秸秆结晶度数值由32.99增至处理后的53.60,但晶体结构未改变。与酸性DES相比,碱性DES处理后外观色泽较浅,扫描电镜显示与未处理相比,预处理后的纤维疏松且粗糙。两类DES均是高效的预处理溶剂,碱性DES除本身碱性外,还可选择性的去除木质素,破坏半纤维素和木质素间链接键,纤维素与酶的接触面增大,从而酶解效率显著提高。该研究为生物质预处理新型DES溶剂的设计和选择提供一定的理论参考。     

超声辅助低共熔溶剂萃取法在活性成分提取与食品分析预处理中应用的研究进展

低共熔溶剂(deep eutectic solvent,DES)是由氢键受体(hydrogen-bond acceptor,HBA)与氢键供体(hydrogen-bonddonor,HBD)以一定摩尔比组成的混合物.由于内部分子间氢键的相互作用使整个体系的熔点降低,并低于单个组分.它是一种无毒、廉价、制备简单和可生物降...     

可纺性竹原纤维的脱胶工艺及其性能

针对传统竹原纤维制备过程能耗大、污染环境、时间长,且获得的纤维表面粗糙、长度低等问题,构建了氯化胆碱-乳酸低共熔溶剂(DES)脱胶、过氧乙酸(PAA)脱胶、DES协同PAA脱胶3种绿色脱胶方法。通过傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜和X射线衍射仪等测试手段,对采用传统方法和3种不同绿色脱胶工艺所得纤维的理化性能进行了测试和表征。研究结果表明:制备竹原纤维的4种方法均可去除胶质部分,经DES溶剂脱胶可有效脱除竹原纤维的半纤维素,但木质素残余量高,PAA脱除木质素的效率最高,DES协同PAA脱胶制备的纤维素含量最高;随着竹原纤维无定形区域胶质部分的脱除,4种脱胶方式均可提高纤维的相对结晶度,但传统脱胶制备的纤维结晶度变化最小;DES协同PAA脱胶制备的纤维线密度最低(50.07 tex),断裂强度最高(2.98 cN/dtex),具有最佳的可纺性能。