纳米纤维素接枝环氧基的制备与表征

以微晶纤维素(MCC)为原料,采用酸水解法制备纳米纤维素(NCC),再以N,N-羰基二咪唑(CDI)活化纳米纤维素表面的羟基,最后将其与环氧氯丙烷进行接枝反应,得到接枝环氧基的纳米纤维素(NCC-g-ECH)。采用透射电镜、红外光谱、溶解性、接枝率、X射线衍射对所制得的样品NCC和NCC-g-ECH的结构和性能进行表征。结果表明,实验制得的NCC符合纳米尺寸; NCC-g-ECH的红外图中出现明显的环氧基峰; NCC-g-ECH的接枝率最大达到8. 47%;与NCC相比,样品NCC-g-ECH在丙酮中能均匀、稳定地分散; NCC和NCC-g-ECH均为纤维素Ⅰ晶型,NCC-g-ECH的结晶度比NCC减小8. 59%。     

热塑性淀粉/NCC纳米复合薄膜的制备及性能

先用硫酸水解微晶纤维素制得纳米纤维素晶体(NCC),再用溶液浇铸成膜法制得甘油塑化热塑性淀粉/NCC纳米复合薄膜,并考查NCC含量对纳米复合薄膜性能的影响.结果表明:当NCC含量小于9%时,拉伸强度和断裂伸长率均随NCC含量增加而增大,热稳定性也增强;当NCC含量增加到12%时,力学性能和热稳定性反而变差.添加不同含量NCC后,纳米复合薄膜的吸水率没有明显改变,透光率有所降低.     

乳酸原位聚合改性纳米纤维素的制备及应用

乳酸原位聚合改性纳米纤维,并和聚乳酸制备复合材料。先由64%硫酸水解微晶纤维素(MCC)制备纳米纤维素(NCC),再乳酸原位聚合接枝纳米纤维素得到改性后纳米纤维素(g-NCC),最后将g-NCC按0%~5%质量比与聚乳酸(PLA)共混,制成复合材料g-NCC/PLA。透射电子显微镜观察得到棒状纳米纤维素长度为100~200nm,直径为10~25nm,傅里叶变换红外光谱和核磁共振谱证明乳酸均聚物已接枝到纳米纤维素,复合材料性能分析表明g-NCC与PLA相容性比未改性NCC与PLA相容性好,g-NCC含量为2%时,复合材料拉伸强度可达到45 MPa,比纯PLA提高85%,结晶度提高10%。     

纳米纤维素ARGET ATRP接枝PMMA改性研究

采用再生电子转移催化剂原子自由基聚合(ARGET ATRP)的方法,使甲基丙烯酸甲酯(MMA)在纳米纤维素(NCC)表面自增长,得到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)接枝改性的NCC。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射分析(XRD)等测试方法对接枝改性前后的NCC的性能和结构进行了分析;采用凝胶渗透色谱(GPC)测定合成的PMMA的分子量及其分布。结果表明PMMA的分子量为8000左右,分子量分布较窄(Mw/Mn=1.11),说明ARGET ATRP可以有效控制NCC表面接枝PMMA聚合的均一性。     

纳米微晶纤维素的制备、改性及其在纸张阻隔涂布中的应用

以微晶纤维素(MCC)为原料,基于酸水解法制备了纳米微晶纤维素(NCC)。随后,在水/二甲基亚砜反应体系中,以2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(GTMAC)为阳离子醚化剂对NCC进行改性得到了阳离子化的纳米微晶纤维素(CNCC)。最后,对NCC、CNCC在纸张阻隔涂布中的应用进行了初步探讨。实验结果表明,NCC呈棒状结构,粒径10~80nm,长度400nm,其水相分散液在光照下呈现特殊的蓝光效应。通过氮元素分析法,测得CNCC的取代度为4.1%;FT-IR、XRD分析结果确证了NCC被成功改性;TEM、TG分析结果表明,与NCC相比,CNCC具有较好的分散性和热稳定性。初步应用结果表明,相对于NCC,CNCC对涂布纸阻隔性能改善效果较为明显,且当添加量为0.2%时效果最佳,与零添加的涂布纸相比,透气度下降了22.4%,吸水性降低了34.4%。     

竹浆制备纳米纤维素晶体的工艺优化及表征

以竹浆为原料,采用硫酸水解制备纳米纤维素晶体(NCC)。在单因素试验的基础上,采用响应面法优化工艺参数,分析了温度、时间、硫酸浓度对NCC产率的影响,并利用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)对其进行表征。结果表明,制备NCC的最佳工艺条件为反应温度53℃,水解时间128min,硫酸浓度60%,NCC产率55.83%,与预测值55.28%吻合;模型显著,失拟项不显著,决定系数0.9908,说明模型拟合有效;原子力显微镜分析表明NCC为棒状,长度为100~200nm之间,宽度小于10nm;制备的NCC为纤维素Ⅰ型,NCC结晶度由原纤维的64.27%提高到72.04%。为纳米纤维素晶体产业化生产提供了理论数据。     

海藻酸钠-纳米纤维素共混膜的制备及性能

将纳米纤维素(NCC)添加到海藻酸钠(Alg)中共混流延制备海藻酸钠-纳米纤维素共混膜(Alg-NCC)。结果表明:NCC添加量为8%的共混膜具有最优的综合性能。相比纯Alg膜,Alg-NCC(8%)的拉伸强度提高了47.9%,断裂伸长率降低了50%,透湿量降低了22.5%,透氧量降低了10%。红外光谱分析结果表明Alg与NCC两者间存在着较强烈的分子间相互作用,X射线衍射分析结果表明NCC的加入改变了Alg的结晶排列。海藻酸钠-纳米纤维素共混膜显示出良好的力学、阻湿、阻氧和热稳定性能。     

纳米纤维素/银纳米粒子的制备和表征

以纳米纤维素(NCC)为分散剂,硼氢化钠为还原剂还原硝酸银,化学还原法制备纳米纤维素/银纳米粒子。m(Ag)/m(NCC)=5%制备的纳米纤维素/银纳米粒子,X射线衍射分析结果表明,纳米纤维素/银纳米粒子中NCC和银纳米粒子相互混合并未改变各自的晶型,纳米纤维素/银纳米粒子中银纳米粒子的晶粒尺寸为11.87nm,与透射电子显微镜(TEM)所测银纳米粒子直径(10nm)相近;热重分析结果表明,纳米纤维素/银纳米粒子的热稳定性较纳米纤维素稍有下降。透射电子显微镜(TEM)分析、紫外光谱分析、固含量分析、机理分析和抑菌活性分析结果表明,m(Ag)/m(NCC)=3%时制备的纳米纤维素/银纳米粒子对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有抑制作用,且银纳米粒子在纳米纤维素/银纳米粒子中分散较均匀。     

湿敏手性纳米纤维素薄膜的自组装制备及表征

采用硫酸水解硫酸盐漂白针叶浆制备出纳米纤维素(NCC),通过NCC胶状溶液中的NCC自组装制得了具有手性结构的纤维素薄膜,对NCC形貌、电位进行了分析,并对NCC溶液和固体薄膜中手性结构以及湿敏性能进行了研究。结果表明,NCC为表面带有少量电荷(-22.07 m V)的纳米尺寸棒状结构(长150~250 nm,宽5~15 nm),当胶状溶液中NCC的质量分数大于2.83%时,NCC组装形成各向异性的手性向列液晶相结构,偏光显微镜下可观察到明显的指纹织构;干燥成膜后,长程左旋手性结构保留。手性纤维素薄膜具有优良的湿敏性能,表面官能团以O-H为主,200℃以下热稳定性良好。     

NCC改性海藻酸钠可降解复合膜的制备及性能研究

通过硫酸水解微晶纤维素制备纳米尺寸的纤维素晶体-纳米纤维素(NCC),以NCC为增强体,通过流延法制备了纳米纤维素/海藻酸钠复合膜,采用红外光谱(FT-IR),X射线衍射(XRD)对复合膜的结构进行了表征,研究了复合膜的吸湿性能,阻隔性能,透光率及拉伸性能。结果表明:纳米纤维素可以显著提高膜的力学性能,与纯海藻酸钠膜相比,含量15%NCC使拉伸强度提高了近45%,同时NCC的引入降低了材料的吸湿率。水蒸汽透过性下降了24.9%,有效提高了材料的阻隔性能,红外光谱与XRD分析表明NCC与基体之间存在分子间氢键相互作用,具有较好的相容性。     

聚乳酸/改性纳米纤维素复合材料制备及性能

目的通过乙酸、高氯酸、乙酸酐等对纳米纤维素(NCC)进行乙酰化改性,再通过溶液浇铸法制备聚乳酸/改性纳米纤维素复合材料(PLA/m NCC)。方法采用紫外可见分光光度计对PLA/m NCC进行透明性测试及透光率分析;采用FE-SEM电镜观察m NCC在复合材料中的形貌;采用动态热机械分析仪进行动态热力学分析。结果与m NCC相比,NCC在PLA基体中的分散性更好。当m NCC质量分数小于4%时,可较均匀地分散在聚乳酸基体中,但随着m NCC含量的增加,团聚现象明显;PLA/m NCC的储能模量随着m NCC含量的增加而提高,但是m NCC的加入对材料玻璃化转变温度的影响非常小。结论为改善PLA的加工性能提供一定的实验及理论依据。     

增容纳米纤维素/聚乳酸复合材料的制备与性能

采用接枝共聚法制备了马来酸酐和丙烯酸丁酯双单体接枝聚乳酸（PLA）共聚物（mPLA）,然后以mPLA为增容剂,通过溶液浇铸法制备纳米纤维素（NCC）/PLA复合材料。采用SEM、DSC、TG、广角X射线衍射（WXRD）、力学和降解性能测试研究了mPLA对NCC/PLA复合材料的结构和性能的影响。结果表明:mPLA在PLA与NCC之间起到了良好的界面增容作用,促进了NCC在PLA基体中的分散。更精细分散的NCC促进了PLA的结晶成核,复合材料的结晶温度降低,结晶度提高;NCC/mPLA/PLA复合材料的力学性能随着mPLA含量增加呈先上升后下降的趋势,当mPLA含量为8%时,复合材料的拉伸强度和弹性模量与未添加mPLA的复合材料相比,分别提高了30.2%和41.4%;亲水性的NCC加速了NCC/PLA复合材料的降解,加入mPLA后,复合材料的降解速率有所减慢,但仍然快于纯PLA的降解。      

超声波促进SiO_2-环氧杂化树脂的合成及表征

在醇水混合溶剂中利用超声波促进气相白炭黑表面接枝环氧硅氧烷,制备纳米SiO_2-环氧杂化树脂。以激光粒径分析仪、红外光谱、热重分析、旋转黏度计、高氯酸环氧测定法表征合成产物。研究环氧硅氧烷/气相SiO_2质量比及超声时间对产物环氧值及接枝效率的影响。超声波能有效打开白炭黑的次级粒子,经原生粒子表面羟基的缩合反应,接枝环氧基团;杂化树脂的环氧值随环氧硅氧烷/气相SiO_2质量比、超声时间的延长而增加;在8%硅氧烷溶液于70℃超声处理20 min,接枝效率达72%,SiO_2表面羟基接枝率为17%;平均每颗SiO_2粒子表面接枝8×103个环氧基,得环氧值为0.02的杂化树脂。接枝的环氧基团可有效减小气相SiO_2的触变性。     

聚乙烯醇/改性纳米纤维素晶体纳米复合薄膜的制备及性能

先用丁二酸酐对纳米纤维素晶体(NCC)进行表面羧基化改性,然后将改性NCC添加到聚乙烯醇(PVA)基体中制备PVA/改性NCC纳米复合薄膜,并进一步热处理制得交联PVA/改性NCC纳米复合薄膜。通过热重分析、差热分析、吸水实验和拉伸实验考察了改性NCC的添加量对薄膜性能的影响,以及加热交联对薄膜性能的影响。结果表明,与纯PVA薄膜相比,添加改性NCC后,薄膜的起始分解温度升高、结晶峰向高温方向移动,吸水率基本不变,力学性能对环境湿度敏感;热处理交联后,薄膜的起始分解温度继续升高、结晶峰也向高温方向移动,吸水率显著降低,力学性能不随环境湿度变化。     

纳米纤维素微晶的制备、改性及其应用

纳米纤维素微晶(NCC)具有多种优良性能,成为纳米技术研究的热点。综述了 NCC 的化学制备方法,主要包括酸水解法、酶解法和纤维氧化降解法;对 NCC 的改性技术进行了介绍,主要包括乙酰化改性、阳离子化改性、硅烷化改性、羧基化改性及聚合物接枝;并对其在复合材料、医药及食品等领域的应用进行了介绍;最后概述了NCC 的发展前景。     

纳米Al_2O_3复合环氧多胶粉云母带的试制与性能研究

用纳米氧化铝(Al_2O_3)对环氧多胶粉云母带进行了改性,制得双面玻璃布补强的纳米复合环氧多胶粉云母带,探讨了样品的性能,并与5440-1桐马酸酐环氧多胶粉云母带进行比较。研究结果表明,在云母带的粘合剂中引入13.5%(wt,质量分数)的纳米Al_2O_3,制得的纳米复合环氧多胶粉云母带在155℃条件下,弯曲强度达到108.00/MPa,电寿命有了较大幅度的提高,达到89.0h,导热系数为0.34W/m·℃,分别比5440-1桐马酸酐环氧多胶粉云母带提高了170%、129%和26%,具有较好的性能。     

纳米纤维素制备及壳聚糖/NCC复合膜的性能研究

为了探究包装废弃物瓦楞纸板的回收再利用价值,以杨木浆板为对照,采用包装废弃物瓦楞纸板进行纳米纤维素(NCC)的制备,并以不同比例的NCC和壳聚糖复合成膜,比较研究了NCC含量对壳聚糖/NCC复合膜的膜性能的影响。废弃瓦楞纸板制备NCC的得率为53.87%,NCC形态为纺锤形,长度和直径范围分别为54~87nm和3~5nm,与杨木浆板NCC的形态相同,但长度较短。随纳米纤维素含量的增加,复合膜的抗拉强度及伸长率均有所提高,透湿量先增加后减少;透光率没有明显变化,均达99.8%以上。以瓦楞纸板NCC制备的壳聚糖/NCC复合膜的抗拉强度和伸长率略低于以杨木浆板NCC的复合膜。研究结果表明:废弃瓦楞纸板可作为NCC制备的来源,用于壳聚糖/NCC复合膜的制备并改善成膜性能。     

苯基三甲氧基硅烷改性纳米纤维素纸基阻隔涂层的制备及性能

采用苯基三甲氧基硅烷为改性剂,对纳米纤维素(CNF)进行改性处理,随后将其涂覆于普通A4纸表面,经固化制得苯基三甲氧基硅烷改性纳米纤维素纸基阻隔涂层。利用视频光学接触测量仪和电子拉力机分别对空白纸、纳米纤维素纸基涂层(CNF涂层)、苯基三甲氧基硅烷改性纳米纤维素纸基涂层(M-CNF涂层)的疏水性和力学性能进行了测试。结果表明,M-CNF涂层样品表面的水接触角为120.3°,相比于空白纸提高了17.2°,具有较强的疏水性。M-CNF涂层样品的拉伸强度、弹性模量和韧性相比于空白纸分别提高了314.7%、332.8%和297.9%,样品表现出较强的力学性能。对涂层的阻隔性能测试显示,M-CNF涂层样品的空气透气度为2837s/25cm^3,相比于空白纸降低了1233倍;水蒸气透过率为3.586×10^3 g/(m^2·24h),相比于空白纸张下降了50.0%,阻隔性能较强。另外,M-CNF涂层样品的扫描电镜照片显示,粘连紧密的三维网络结构填补了CNF涂层未能填充的剩余纸张孔隙,赋予了涂层较强的阻隔性及韧性。     

纳米纤维素/壳聚糖复合膜的制备和性能

目的获得力学性能和阻隔性能优异的食品包装用壳聚糖膜。方法通过超声法由糠醛渣纤维素制备纳米纤维素(NCC),将其与壳聚糖(CS)共混流延制备纳米纤维素/壳聚糖复合膜(NCC-CS)。结果复合膜中NCC质量分数为5%时,NCC-CS的拉伸强度比纯CS膜提高了30%,NCC-CS的透湿量比纯CS膜降低了24%。SEM分析结果表明NCC-CS复合膜微观结构致密。FT-IR和XRD的分析结果表明CS与NCC间存在着较强的相互作用。结论 NCC的加入对CS膜的力学性能和阻隔性能的提高有促进作用。     

纳米纤维素/CdS纳米复合光电材料的制备和性能

以NaClO2为主要氧化剂,使用氧化漂白桉木浆制备C-6位羧基含量为0.8mmol/g的TEMPO氧化纤维素,然后将其剪切为纳米纤维素(NCC)。再以NCC为基材,以无水氯化镉及硫化钠为前驱体,用声化学法制备了NCC/CdS纳米复合光电材料。用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)以及光电化学实验对复合材料的结构及性能进行表征。结果表明,大量CdS纳米粒子复合在NCC基材上形成NCC/CdS纳米复合材料,CdS晶粒为立方型晶体,大小为7.3nm。用NCC/CdS纳米复合材料形成的薄膜器件在可见光区域的透光率高达60%。这种复合材料可产生1.35μA的光电流,其光电转换效率为微晶纤维素/CdS复合材料的6倍。