超声协同TEMPO氧化制备阔叶木氧化纳米纤维素

采用超声协同的TEMPO/NaBr/NaClO催化氧化体系制备阔叶木氧化纳米纤维素,探究氧化过程中,随氧化程度增大,纤维素的形貌、尺寸、羧基含量、Zeta电位、得率的变化规律。结果表明,超声作用显著提高了氧化反应速率及羧基含量,且粒径明显低于TEMPO氧化。借助SEM扫描电镜可以看出,超声波的空化作用可以破坏阔叶木纤维的层状结构,提高了纤维的比表面积,对TEMPO氧化起到了促进作用。     

TEMPO氧化纳米纤维素的制备及其对纸张性能的影响

以漂白桉木浆和废报纸为原料,利用2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)/NaBr/NaClO氧化体系对其进行处理制备氧化纳米纤维素,并探究两种氧化纳米纤维素添加量对纸张性能的影响。研究结果表明:桉木浆氧化纳米纤维素的平均纤维长度约为75~95 nm,长径比约为6.5~8.5,均高于废报纸氧化纳米纤维素(45~75 nm,4~6)。添加桉木浆氧化纳米纤维素和废报纸氧化纳米纤维素均可使纸张抗张指数、耐破指数和撕裂指数增加。添加6%桉木浆氧化纳米纤维素时,纸张抗张指数由21.16(N·m)/g增加至31.37(N·m)/g,耐破指数由1.32(kPa·m^(2))/g增加至1.84(kPa·m^(2))/g,撕裂指数由6.61(mN·m^(2))/g增加至8.03(mN·m^(2))/g;添加6%废报纸氧化纳米纤维素时,纸张抗张指数由21.16(N·m)/g增加至27.22(N·m)/g,耐破指数由1.32(kPa·m^(2))/g增加至1.79(kPa·m^(2))/g,添加4%废报纸氧化纳米纤维素,纸张撕裂指数由6.61(mN·m^(2))/g增加至8.12(mN·m^(2))/g,可见,添加桉木浆氧化纳米纤维素效果更佳。添加1%阳离子淀粉,有助于两种氧化纳米纤维素对纸张强度的提高,其中桉木浆氧化纳米纤维素可使抗张指数最大提高51.09%,耐破指数提高50.00%,撕裂指数提高27.62%。     

漂白蔗渣浆中半纤维素含量对其TEMPO氧化性能的影响

以碱法提取半纤维素后的漂白蔗渣浆为原料,研究2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)氧化过程,探讨半纤维素含量对不同氧化程度漂白浆TEMPO氧化过程及氧化浆性能的影响。结果表明在氧化剂用量充足的情况下,减少纸浆中的半纤维素含量有利于加快氧化速率并延长氧化时间,从而促进羧基的生成,并且氧化程度越高促进作用越明显。半纤维素的存在一定程度上阻碍了氧化剂进入纤维内部,不利于TEMPO反应的进行。由于氧化降解反应,纸浆中半纤维素含量的减少以及氧化剂用量增加,会使氧化后浆料的聚合度和得率有所降低。     

应用ZnCl_2制备高得率纤维素纳米纤维的研究

采用ZnCl2水溶液处理漂白针叶浆的方法制备纤维素纳米纤维(NFs)。利用单因素实验分析了纳米纤维制备过程中预处理时间、纤维浓度、机械处理时间对纳米纤维得率的影响。确定了纳米纤维制备的最佳工艺条件为纤维浓度1.5%、ZnCl2溶解预处理时间为2.5 h、机械处理时间为25 min,得率达到75%。通过X-射线衍射(XRD)、傅里叶变化红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)分析,比较ZnCl2溶液处理对制备的纳米纤维结构和性能影响,ZnCl2溶液预处理方法制备纳米纤维的过程中,纤维晶型由纤维素Ⅰ型转化为纤维素Ⅱ型,同时官能团结构未发生明显变化,纳米纤维的平均直径约为10 nm。     

纤维素酶制备纳米纤维素晶体的研究

采用超声渡预处理棉纤维,用纤雏素酶制备纳米纤维素晶体(NCC).研究了反应方式、反应时间、反应温度、酶用量等对酶解反应的影响,确定了最佳酶解条件:酶液与底物比为8(mL:g),pH值为4.8,酶解温度为45℃,酶解时间为2 d.在此条件下制备的NCC单分散性比较好.     

TEMPO及其衍生物制备纳米纤维素及其智能调节方法的研究进展

2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基(TEMPO)共氧化剂体系被广泛应用于选择性氧化纤维素的C6位伯醇羟基。在氧化过程中,纤维素的聚合度大幅度降低,因此被应用于制备纳米纤维素。随着TEMPO/NaClO/NaBr氧化技术的发展成熟,TEMPO/NaClO/NaClO2和4-乙酰胺基-TEMPO/NaClO/NaClO2体系都得到了广泛关注。随着研究的深入,TEMPO及其衍生物氧化体系已经成为一种高效且全pH范围适用的选择性氧化体系。TEMPO/NaClO/NaBr氧化体系在pH范围9～11活性最高,TEMPO/NaClO/NaClO2体系能够应用于pH中性的条件下,4-乙酰胺基-TEMPO/NaClO/NaClO2体系一般的pH使用范围为3.5～6.8。传统的TEMPO氧化过程需要持续手动控制pH恒定,操作繁琐,可控性差,应用缓冲溶液可控制TEMPO氧化过程中pH在一定范围内恒定,从而实现了TEMPO氧化体系的智能控制。文章综述了TEMPO及其衍生物制备纳米纤维素及其智能调节方法的研究进展。     

金属离子对纤维素酶内切酶和外切酶活性的影响

金属离子可以影响纤维素内、外切酶的活性,且不同金属离子对其活性影响程度也不同。据此,本实验选取三种纤维素酶进行单因素实验,对其内、外切酶活性进行研究。实验结果表明,当金属离子的质量浓度为:K+0.9 mg/mL,Ca2+0.3 mg/mL,Zn2+1.2 mg/mL,Cu2+1.2 mg/mL,能较好地提高纤维素内切酶活;而Mg2+﹑Ca2+﹑Ba2+﹑Cu2+﹑Zn2对纤维素外切酶活都有抑制作用;Al3+对纤维素内、外切酶活都有抑制作用;不同价态阴离子对纤维素内、外切酶活影响不大。     

静电纺丝制备聚丙烯腈纳米纤维及其预氧化

利用聚丙烯腈／二甲基甲酰胺纺丝溶液由静电纺丝制备了聚丙烯腈纳米纤维,纳米纤维的直径在220～760nm。随着聚合物溶液浓度和纺丝施加电压的升高,纳米纤维的直径变大。采用热分析和热重分析研究了纳米纤维的热性能,还用红外光谱对纳米纤维预氧化过程分子化学结构的变化进行了表征,结果表明,纳米纤维有一个很尖锐的放热峰,是聚丙烯腈均聚物典型的放热峰。随着预氧化温度的升高,纤维的内部分子结构发生了变化,表现在红外光谱上最突出的是C≡N在2243～2241cm^-1峰的降低,以及C—H在1684cm^-1峰的降低。     

超声波辅助纤维素酶水解制备纳米纤维素

以人纤浆为原料,利用超声波辅助纤维素酶水解制备纳米纤维素（NCC）,在单因素试验基础上,采用正交试验优化NCC的制备条件,并通过透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）、热重（TG）和Zeta电位测定对NCC的结构和性能进行了分析与表征。研究结果表明：NCC的最佳制备条件为酶用量为人纤浆质量的7%、50℃条件下酶解反应10 h,此时纳米纤维素的得率可达62.3%。TEM表征显示制备的纳米纤维素呈短棒状,纳米纤维素之间相互交织形成网络结构;XRD分析表明纳米纤维素的晶体结构并未发生改变,仍为纤维素Ⅰ型,结晶度由人纤浆的54.2%增大到73%;FT-IR分析显示纳米纤维素仍保持天然纤维素的化学结构;热重分析表明纳米纤维素的热稳定性较纤维素原料显著提高;Zeta电位测试结果表明纳米纤维素在水介质中具有良好的分散稳定性。     

纤维素酶解天然棉纤维制备纳米纤维素晶体及其表征

天然棉纤维经超声波预处理后用纤维素酶解制备出纳米纤维素晶体,用LS、TEM、FITR、XRD等进行表征,结果表明所制备的纳米纤维素晶体平均粒径约6 nm,大部分为球状粒子,有少量棒状一维纳米纤维素存在,样品具有良好的单分散性,NCC的聚合度降低,但保持着天然纤维素的基本化学结构。     

AAO模板法制备纤维素纳米纤维

研究了以多孔阳极氧化铝(AAO)为模板,采用抽滤法首次制备直径为35nm的纤维素纳米纤维。孔径为300nm的AAO模板采用二步阳极氧化法制备。纤维素溶解在氯化锂/N,N-二甲基乙酰胺(LiCl/DMAc)溶液中,通过抽滤将纤维素溶液注入AAO模板的纳米孔洞中,除去溶剂和AAO模板后得到纤维素纳米纤维。制得的纤维素纳米纤维呈阵列结构排列,在胶粘剂、疏水材料等领域具有潜在的应用价值。     

纤维素基碳纳米纤维对ABS性能的影响

纤维素纳米纤维(CNF)水凝胶经过冷冻干燥、炭化制备纤维素基碳纳米纤维(CCNF),并将CCNF用于增强丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂。结果表明:不同浓度CNF炭化产物均以三维网状碳纳米纤维结构为主。氢、氧元素的脱除反应主要发生在低于400℃时,在1 000℃时芳环中的C=C峰几乎消失。ABS/CCNF复合材料拉伸强度随着CCNF含量的增加先增加而后下降,质量分数1%时达到最大值,拉伸强度为43 MPa,模量随着CCNF含量的增加而升高。     

氧化纤维对纳米纤维素气凝胶微球的影响

采用TEMPO/NaBr/NaClO体系氧化全漂硫酸盐针叶浆制备纳米纤维素,并以纳米纤维素为基体制备纳米纤维素气凝胶微球。研究了纤维尺寸及纤维羧基含量大小对纳米纤维素气凝胶微球的影响。结果表明:羧基含量相同时,随着超声波处理氧化纤维的时间增加,纤维尺寸越小,制备得到的纳米纤维素气凝胶微球粒径越小;羧基含量不同时,羧基含量越高,纤维越容易被解离,且在相同的超声波处理时间条件下,得到的纤维尺寸较小,气凝胶微球颗粒越小。     

静电纺纳米纤维束的制备与表征

利用静电纺丝法,采用尖角圆盘实现了具有定向排列纤维束的收集,应用SEM、XRD、DSC等方法对纤维束进行了理化性能表征。将多锭经拉伸、加捻、热定型等处理后的纤维束编织成线,研究了纤维束的锭数对编织线力学性能的影响。结果表明:圆盘的收集时间对纤维束力学性能影响并不明显,编织线相对单根纤维束的力学性能大幅提高,8锭不加芯的编织结构表现的力学性能最好。     

Preparation of ZnS Nanofibers Via Electrospinning

Using an electrospinning technique coupled with a thermal treatment approach, ZnS nanofibers have been prepared by sulfurizing the electrospun ZnO nanofibers (as a template) at 500°C in an H₂S atmosphere. The ZnS nanofibers, with a zinc-blende structure, were found to be rough and uneven, which was considered to be correlated with the processing conditions. Band gap characteristic peaks mainly centered at 390 and 445 nm have been observed, corresponding to the purple and blue emission, respectively. The method demonstrated here could be a general approach of fabricating other one-dimensional-nanostructured sulfides for potential applications in nanoscale devices.     

微波辅助离子液体法对纤维素的均相改性研究

以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（BMIMCl）为溶剂,采用微波辐射代替常规的加热技术,对纤维素进行均相改性研究。首先进行微波辐射下纤维素在离子液体中的溶解,研究微波辐射温度和溶解时间的影响;其次进行纤维素与氯乙酰氯在微波辅助离子液体中的均相乙酰化研究,利用FT-IR、1H-NMR对聚合物进行了表征,探讨微波辐射功率、反应温度、反应时间和氯乙酰氯用量对纤维素取代度的影响。结果表明,微波加热有利于纤维素溶解和酯化,辐射时间和温度提高均会增加纤维素溶解量,酯化剂用量和微波辐射时间对反应影响较大。     

纤维素纳米纤丝/环氧树脂复合薄膜的透光性研究

对杨木木粉进行酸碱处理后得到纯纤维素溶液,之后通过超声和研磨均质两种方法对纤维素进行机械开纤处理,得到两种不同尺寸的纤维素纤丝溶液。通过场发射扫描电镜观察,超声后的纤维素纤丝的直径分布在200～250nm,研磨均质后的纤维素纤丝直径主要分布在20～100 nm。由于纤维素纤维直径的细化,研磨均质后的纯纤维素薄膜的透光率高于超声后的,并且比普通打印纸提高近四倍。浸渍环氧树脂的复合薄膜也随着纤维素纳米纤丝直径减小,透光率提高,研磨均质后的复合薄膜透光率相比纯环氧树脂,仅损失3%。这表明研磨均质的纤维素纳米纤丝增强环氧树脂薄膜可以作为高透明性材料使用。