氧化细菌纤维素的制备及其表征

目的 通过高碘酸钠氧化制备含醛基的氧化细菌纤维素,并改善细菌纤维素的抗菌性能,为细菌纤维素的综合利用提供新思路.方法 以氧化细菌纤维素中醛基的含量和保留率作为评价指标,通过单因素和正交试验对其进行优化,利用红外光谱仪、扫描电镜对氧化前后的细菌纤维素结构进行表征,以大肠杆菌、金黄色葡萄球菌为实验菌种,探究氧化细菌纤维素的抑菌性能.结果 当高碘酸钠浓度为0.3 mol/L,悬浮液pH为4.0,体系温度为50℃,反应时间为4.0 h时,制备的氧化细菌纤维素的最佳醛基含量为98％(质量分数)、保留率为78％.经氧化后,氧化细菌纤维素存在醛基官能团,其对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌产生的抑菌圈直径分别为21.5,23.3 mm.结论 制得了含醛基的氧化细菌纤维素,且其具有较好的抗菌性.     

细菌纤维素/聚乙烯醇/胶原蛋白复合膜的制备及表征EI北大核心CSCD

以细菌纤维素(BC)膜为基材,聚乙烯醇(PVA)和胶原蛋白(COL)为增强材料制备了复合膜,并采用碳化二亚胺(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)为交联剂对制备的复合膜进行交联处理。利用红外光谱、扫描电镜、X射线衍射、热重分析、拉伸强力、吸水性能等测试手段对复合膜的化学结构、微观结构及性能进行了研究。研究表明,PVA和COL均匀地被吸附并沉积于BC的三维网络结构中,或包裹在BC纤维上;与BC/PVA/COL复合膜相比,采用EDC·HCl交联后的复合膜的溶胀性能降低,热降解稳定性和拉升强力得到了增强,断裂延伸率略有下降;但相对于BC膜来说,复合膜的拉伸强度和断裂伸长率都有较大程度的提升。     

含苯硼酸官能团纤维素膜的制备及性能

采用2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基(TEMPO)/Na Br/Na Cl O氧化体系将纤维素膜C6位上的羟基氧化为羧基,再利用水溶性偶合试剂N-(3-二甲氨基丙基)-N'-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)将3-氨基苯硼酸与氧化纤维素膜以形成酰胺键的方式结合起来,从而制备出接枝有苯硼酸官能团的纤维素膜。文中对苯硼酸改性纤维素膜进行了结构表征与力学性能检测,并对改性过程中各因素的影响进行了讨论。结果表明,当TEMPO的用量为0.005 g,Na Br的用量为0.025 g,10%的Na Cl O溶液的用量为4 m L及氧化时间控制在60 min以内时,可以获得力学强度较好的纤维素膜。此外,该膜对含有多醇结构微粒的吸附与解吸过程可通过p H值控制来实现。鉴于苯硼酸结构对多醇类化合物具有的探针作用,所制得的改性纤维素膜在快速方便检测糖尿病等方面具有潜在的应用价值。     

C6位选择性氧化竹浆纤维的制备与表征

通过HNO3/H3PO4-NaNO2体系选择性氧化制备了不同氧化程度的单羧基竹浆纤维素。研究了HNO3/H3PO4-NaNO2氧化条件对竹浆纤维的聚集态结构和物理力学性能的影响,利用红外光谱、扫描电镜、核磁共振碳谱及X射线衍射对氧化竹浆纤维的结构进行了表征。结果表明,竹浆纤维分子中的C6位伯羟基已被HNO3/H3PO4-NaNO2氧化体系选择性氧化为羧基,在FT-IR和13C-NMR谱图中明显出现了羧基特征峰。随着氧化剂用量的增加与氧化时间的延长,氧化竹浆纤维的失重率和羧基含量明显提高,但纤维的力学强度与结晶度逐渐降低。保持HNO3/H3PO4-NaNO2氧化时间在0 min~60 min范围内,氧化竹浆纤维的物理力学性能可满足纺织后加工及服用性能要求,且在竹浆纤维分子中引入了2.28%更具活性的羧基官能团,增强了氧化竹浆纤维进一步化学改性的能力。     

羧基壳聚糖酰胺接枝丝素材料的结构及性能EI北大核心CSCD

通过HNO_3/H_3PO_4-NaNO_2体系选择性氧化制备了不同羧基度的氧化壳聚糖,研究了羧基壳聚糖接枝条件对丝素织物接枝率和服用性能的影响,利用红外光谱、扫描电镜、差示扫描量热对酰胺改性丝素纤维的分子结构进行了表征。结果表明,氧化壳聚糖羧基度和质量分数分别为45.46%与2%,接枝反应时间为2 h时,丝素织物接枝率达到9.26%。羧基壳聚糖通过酰胺化学键交联在丝素纤维表面,改性丝素的热稳定性提高。羧基壳聚糖接枝丝素织物的拉伸强度略有降低,改性丝素织物的白度下降46.70%,而折皱回复角提升61.74%,毛细效应增加39.21%,且在改性丝素分子中引入了羧基壳聚糖的聚阳离子氨基,9.26%接枝率的改性丝素对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别为99.65%和94.59%,具有较高的抗菌活性。     

纳米纤维素接枝环氧基的制备与表征EI北大核心CSCD

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%。     

细菌纤维素气凝胶ARGET ATRP接枝聚甲基丙烯酸缩水甘油酯EI北大核心CSCD

以含溴的细菌纤维素气凝胶为引发剂,维生素C(Vc)为还原剂,N,N,N',N,'N″-五甲基二亚乙基三胺(PMDETA)/溴化铜(Cu Br2)为催化剂,通过电子转移活化再生催化剂原子转移自由基聚合(ARGET ATRP)方法,制备了含聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)刷的细菌纤维素气凝胶规整接枝共聚物。采用能谱对大分子引发剂元素含量进行测定,并利用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜、热失重分析对其结构和性能进行表征。结果表明,接枝聚合反应可控,大分子引发剂Br元素含量为6.77%;GMA接枝聚合后纤维直径增大且在纤维表面形成覆盖层;起始热分解温度由205℃升高到246℃,热稳定性增强。     

纤维素基生物活性分子生物质材料的制备与表征EI北大核心CSCD

通过原子转移自由基聚合反应(ATRP),将甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝到纤维素大分子上,制备纤维素基甲基丙烯酸缩水甘油酯衍生物(Cellulose-g-GMA),再将末端被氨基修饰的选定脱氧核糖核酸(DNA)单链通过环氧基团与氨基的加成反应合成新型纤维素基含单链DNA生物质材料(Cellulose-GMA-DNA)。利用红外光谱、核磁共振谱、扫描电镜、光电子能谱对该生物基质材料进行结构表征和热性能检测。结果表明,成功制备了新型Cellulose-GMA-DNA材料;热性能分析结果显示,材料的玻璃化温度与原料纤维素相比降低到426.2℃,熔融峰温度为444.7℃,熔化热为456.4 J/g;扫描电镜分析结果显示,材料呈玻璃凝结状态,光泽度增加。研究结果为纤维素基生物活性分子材料研究提供了参考。     

PBAMO-GAP-PBAMO三嵌段共聚物的制备及表征EI北大核心CSCD

以三氟化硼四氢呋喃络合物(BF_3·THF)为催化剂,用端羟基聚环氧氯丙烷(PECH)大分子引发3,3-双氯甲基氧杂环丁烷(BCMO)开环聚合得到三嵌段共聚醚,再经过叠氮化反应得到聚3,3-双叠氮甲基氧杂环丁烷-聚叠氮缩水甘油醚-聚3,3-双叠氮甲基氧杂环丁烷(PBAMO-GAP-PBAMO)三嵌段共聚物。采用红外光谱、核磁共振碳谱、凝胶渗透色谱和差示扫描量热分析等对产物的结构和性能进行了测试和表征。对聚合反应和叠氮化反应的条件进行了研究,结果表明,聚合反应时间为8 h、PECH与BCMO的质量比为1∶2,并以N,N-二甲基乙酰胺作叠氮化反应溶剂时,得到的聚合产物相对分子质量可达6242,叠氮取代率达98.2%;产物的玻璃化转变温度为-46.1℃,热分解温度为235. 1℃。     

再生纤维素基光敏抗菌纳米纤维膜的制备及表征EI北大核心CSCD

利用静电纺丝技术制备纳米醋酸纤维素膜(CA),经高温热处理后碱液水解得再生纤维素(RC),然后以二乙烯三胺(DETA)为间隔臂接枝了原卟啉(PPIX),制备了PPIX接枝纳米纤维膜(RC-PPIX)。通过差示扫描量热分析、拉伸断裂仪、扫描电镜探究了CA热处理前、后及水解后的热学性能、力学性能及形貌变化。利用红外光谱、X射线光电子能谱表征了CA在反应过程中的化学结构变化,最后评价了RC-PPIX纤维膜对大肠杆菌的灭活作用。实验结果表明,热处理后的CA纳米纤维彼此熔合在一起,同时纳米纤维结构保持不变,纤维膜的力学强度显著提高;成功接枝制备了光敏抗菌型RC-PPIX纳米纤维膜,其对大肠杆菌的抗菌效果随着光照时间的延长,在氙灯光照30min时,其对大肠杆菌的灭活率可达99.99%。     

多孔性纤维素无纺布增强聚合物隔膜的制备EI北大核心CSCD

以聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯(PEGMEMA)为单体,八乙烯基多面体齐聚倍半硅氧烷(OVPOSS)为交联剂,通过紫外光照引发聚合,形成交联结构,并与线型聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVd F-HFP)形成一种新型的凝胶聚合物隔膜。为了进一步提高聚合物膜的力学强度和电化学性能,用纤维素无纺布和致孔剂对其改性。实验结果表明,改性后隔膜的力学性能、离子电导率和孔隙率都得到明显的提高,拉伸强度最高达到10.6 MPa。与商用聚乙烯膜、单一的PVd FHFP多孔膜和未用无纺布改性的隔膜比较,聚合物改性后的隔膜在150℃仍可以保证尺寸稳定。采用改性隔膜组装的锂离子电池拥有更好的循环和倍率放电性能,在0.5 C/0.5 C的充放电条件下能够稳定循环,最高放电比容量可达到145m A·h/g。     

基于HTEMPO聚己内酯-聚苯乙烯嵌段共聚物的合成EI北大核心CSCD

以4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基（HTEMPO）为引发剂,采用配位-插入开环聚合（CROP）的方法引发ε-己内酯聚合,然后利用氮氧稳定自由基聚合（NMRP）调控苯乙烯聚合得到聚己内酯-聚苯乙烯嵌段共聚物（PCL-b-PS）,并对此过程进行了动力学研究,结果表明,聚苯乙烯链段的分子量可控,符合活性聚合特征。通过GPC测定,共聚物的分子量分布范围是1.26~1.37。在FT-IR图上可以看到属于PCL-b-PS的特征峰,分别为3470 cm-1、1726 cm-1、1192cm-1、1047 cm-1、1600 cm-1、1493 cm-1和1453 cm-1处的羟基、羰基C-O-C的对称和不对称伸缩振动、苯环的骨架振动吸收峰。在1H-NMR谱图上,有δ=1.3~1.68、4.08的己内酯亚甲基氢的化学位移和6.30~7.20苯环上氢的化学位移。     

干法纺多孔二醋酸纤维的制备及表征EI北大核心CSCD

为制备高比表面积且环境友好的纤维材料,以二醋酸纤维素(CDA)为溶质,二氯甲烷/丙酮为复配溶剂,通过干法纺丝工艺制备了多孔二醋酸纤维。探讨了质量分数、溶剂配比对干二醋酸纤维纺丝液流变性能的影响,并通过扫描电子显微镜、三维景深显微镜、全自动比表面积及孔隙度分析仪,对所制备多孔纤维形貌进行了表征,分析了纺丝液性能对纤维形貌的影响。结果表明,随着浓度提高,纺丝液表现黏度上升、非牛顿指数下降、结构黏度增大;复配溶剂体系中,随着二氯甲烷含量提高,纺丝液表现黏度和表面张力有所上升;而随着浓度增大及二氯甲烷含量下降,导致不易形成多孔纤维。     

纤维素的选择性氧化及发展趋势

纤维素是自然界取之不尽用之不竭的可再生资源,改变纤维素的结构,便赋予其许多新的功能。选择性氧化纤维素成为纤维素科学与纤维素基新材料研究领域中的热点。综述了纤维素的各种选择性氧化体系,重点介绍了TEMPO/NaClO/NaBr选择性氧化体系的反应条件、反应机理及最新的研究进展,并分析了氧化纤维素应用及发展前景。     

离子液体法微晶纤维素/聚乙烯醇共混膜的制备及性能EI北大核心CSCD

以离子液体为微晶纤维素(MCC)和聚乙烯醇(PVA)的共溶剂,采用液-固相转变法制备MCC/PVA共混膜。共混膜经红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TGA)、接触角测试和拉力试验等表征。FT-IR和SEM分析结果表明,两组分间有很好的相容性,用甲醇做沉淀剂可以制备出孔径均一的纳米共混膜。TGA和力学性能测试结果表明,共混膜具有良好的综合热稳定性、拉伸强度及尺寸稳定性。     

纤维素／聚羟基丁酸酯电活性复合膜的制备及性能EI北大核心CSCD

以三氟乙酸为溶剂,采用溶液共混旋转浇注法制备了纤维素/聚羟基丁酸酯电活性复合膜材料。通过扫描电子显微镜、红外光谱、差示扫描量热分析、X射线衍射对复合膜材料进行了表征,并测试了复合膜材料的力学性能与电活性性能。结果表明,复合膜材料中纤维素的结晶规整度下降,结晶度指数下降了29%;复合膜材料的断裂强度、断裂伸长率及杨氏模量分别为74MPa、7.2%和2.5GPa,较PHB有较大的提高;电活性复合膜材料最高可产生1.35cm的弯曲应变响应,较纯纤维素膜电活性材料性能提高了约50%,这种材料有望应用于制动器、感应器等领域。     

疏水磁性碳酸钙的制备及其除油特性EI北大核心CSCD

以硬脂酸为疏水改性剂,将其与Fe_(3)O_(4)纳米颗粒和市售CaCO_(3)共混,分别以不同的原料质量比,制备疏水磁性碳酸钙HMC-1和HMC-2,并将HMC-2负载在PU海绵上用以提高其实用性能。采用X射线粉末衍射仪、红外光谱仪、差示扫描量热仪、接触角/表界面张力测量仪对合成样品的物相、表面有机官能团、热稳定性及疏水性能进行系列表征分析。结果表明,HMC-2比HMC-1,具有更稳定的疏水性能,除油前后水接触角基本保持不变,约为150°,除油后该材料没有出现类似HMC-1的铁渗出现象。将HMC-2负载在PU海绵上后,改性PU海绵在3 s内可去除98%的油,重复吸油20次仍能达到95%以上的除油率,吸油倍率(吸附油质量/吸附剂质量)大于100。     

氧化微晶纤维素-壳聚糖接枝物的制备及表征

以微晶纤维素(MCC)与壳聚糖(CS)为原料,首先通过对微晶纤维素氧化获得氧化微晶纤维素(MCC(O)),随后通过1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDC)/N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)偶交联剂制备氧化微晶纤维素-壳聚糖接枝物(CS-g-MCC(O))。利用傅里叶变换-红外光谱仪,接触角测量仪,差式扫描量热仪,XRD衍射仪对该接枝共聚物进行表征,判断接枝是否成功,测量接枝率并考察了接枝后亲水性、热稳定性、结晶性的变化。结果表明:通过接枝,改善了氧化微晶纤维素与壳聚糖作为单体的性能,当CS分子量为5万,氧化微晶纤维素和壳聚糖的含量为1∶2,EDC和NHS的含量比为3∶1时,反应温度为60℃,其接枝率达到最大值61.2%。通过接枝改性使CS与氧化微晶纤维素在各项性能上相互改善相互促进,从而获得性能更优异的生物医用材料。     

碳纤维/氧化石墨烯多尺度增强体的制备与表征EI北大核心CSCD

利用改进Hummers法制备氧化石墨烯,通过"grafting to"法接枝到用硅烷偶联剂Kh550处理的碳纤维表面,从而获得碳纤维/氧化石墨烯多尺度增强体。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)和红外光谱(IR)对获得的多尺度碳纤维的形貌、结构和表面官能团进行了表征,并利用纤维电子强力仪和电阻率仪研究了接枝前后碳纤维力学性能和传导性能的变化。结果表明,氧化石墨烯主要接枝在碳纤维表面的沟槽和缺陷处,碳纤维表面不饱和碳原子数目增加,微晶尺寸减小,接枝后碳纤维的拉伸强度提高了9.8%,断裂伸长率提高了13.1%,而其电导率降低了11.6%。