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。     

离子液体中再生纤维素纤维的制备及表征

以离子液体为溶剂,采用干喷-湿纺法制备再生纤维素纤维,通过正交设计和系统试验考察了气隙长度、喷头拉伸比、凝固浴浓度和凝固浴温度等工艺参数对再生纤维素纤维力学性能的影响,探究了该体系的最佳纺丝工艺条件,并对此条件下的产物进行表征分析。结果表明,对于该体系,纺丝工艺参数中凝固浴浓度和拉伸比对纤维的拉伸强度、初始模量的影响较大,凝固浴温度对纤维断裂伸长影响较大。此外,最佳工艺条件下制备的再生纤维素纤维具有较高的结晶度,较好的热稳定性及光洁的表面形态。     

离子液体法纤维素海绵的研究——(Ⅱ)纤维素含量的影响

采用离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)为溶剂、无水硫酸钠为成孔剂、脱脂棉为增强纤维,以棉浆为原料制备了离子液体法纤维素海绵,探讨了纤维素含量对纤维素海绵的吸水性、保湿性、拉伸强度、染色性能以及形态结构的影响。结果表明,随着纤维素含量的增加,纤维素海绵的致密度增加,吸水性和保湿性下降,但海绵的拉伸强度随之增大。当纤维素含量<6%时,纤维素海绵的染色性能基本保持不变,而当纤维素含量>6%时,海绵的染色性能略有下降。     

离子液体法纤维素海绵的研究--(Ⅱ)纤维素含量的影响EI北大核心CSCD

采用离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)为溶剂、无水硫酸钠为成孔剂、脱脂棉为增强纤维,以棉浆为原料制备了离子液体法纤维素海绵,探讨了纤维素含量对纤维素海绵的吸水性、保湿性、拉伸强度、染色性能以及形态结构的影响。结果表明,随着纤维素含量的增加,纤维素海绵的致密度增加,吸水性和保湿性下降,但海绵的拉伸强度随之增大。当纤维素含量<6%时,纤维素海绵的染色性能基本保持不变,而当纤维素含量>6%时,海绵的染色性能略有下降。     

离子液体法纤维素海绵的制备——(Ⅰ)成孔剂用量的影响

采用离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)为溶剂、无水硫酸钠为成孔剂、脱脂棉为增强纤维,以棉浆为原料,对离子液体法纤维素海绵的制备进行了初步研究,探讨了成孔剂用量对纤维素海绵的吸水性、保湿性、拉伸强度、染色性能以及形态结构的影响。研究结果表明,随成孔剂用量的增加,纤维素海绵所成的孔洞也越多,海绵的吸水性和保湿性明显提高,其染色性能也随之提高,但纤维素海绵的拉伸强度则逐渐降低。     

[BMIM]Cl离子液体中壳聚糖/纤维素纤维的制备及性能

以[BMIM]Cl离子液体为溶剂,在可控的条件下,将棉纤维与壳聚糖进行共混,采用湿法成型技术,制备了不同质量比的壳聚糖/纤维素纤维复合材料.并通过力学测试、红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)等手段对其结构、性能进行了分析.结果表明,随着壳聚糖加入量的增加,纤维的取向度和结晶度下降,纤维的断裂强度下降,复合纤维表...     

溶解工艺对离子液体法纤维素膜力学性能的影响

利用1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)为溶剂制备纤维素膜,探讨了浆粕种类、浆粕质量分数、溶解条件等对纤维素膜力学性能的影响。研究表明:聚合度为1460,质量分数为6%的针叶木浆,在溶胀8h,90℃溶解条件下制得的纤维素膜有较好的力学性能。     

羊毛与纤维素共混膜的性能

以自制的离子液体[Amim]Cl(1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐)为溶剂,分别制得纤维素与羊毛溶液,将二者以不同比例共混后在玻璃板上刮膜。用FT-IR、DSC、SEM、XRD和TG等对共混膜的结构与性能进行了分析和测试。结果表明:羊毛和纤维素相容性较好,存在着强烈的相互作用力。纤维素含量较高的共混膜透光率较大,随着纤维素含量的增多,复合膜的物理机械性能和热稳定性得到改善,当角蛋白/纤维素比例为4∶6时,共混膜的强力、断裂伸长率及热稳定性较为优异。     

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。     

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[Emim]Ac对甘蔗渣纤维素溶解性能的研究

采用两步法合成离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([Emim]Ac),研究其在微波加热下对甘蔗渣纤维素的溶解作用,考察温度对离子液体的剪切粘度以及甘蔗渣纤维素溶解时间、再生得率的影响,并采用FT-IR、TGA、XRD、SEM等测试手段对溶解再生前后甘蔗渣纤维素的结构特性进行分析。结果表明:随着温度逐渐升高,[Emim]Ac的剪切粘度显著降低,甘蔗渣纤维素的溶解时间不断缩短,再生得率不断升高;但温度超过100℃后,甘蔗渣纤维素的再生得率急剧下降。溶解再生后的甘蔗渣纤维素未发生衍生化,但晶型由纤维素Ⅰ型转变为纤维素Ⅱ型,结晶指数急剧减小,热稳定性略有下降,表面形态粗糙多孔。     

天然纤维素/聚丙烯腈抗菌纳米纤维的制备与表征

为了拓展天然纤维素材料的应用,在综合国内外对天然纤维素材料、纳米材料和抗菌材料相关研究的基础上,首先,利用LiCl/二甲基乙酰胺(DMAC)溶剂体系配置了不同共混比例的天然纤维素/聚丙烯腈纺丝液,采用静电纺丝技术制备了纤维素/聚丙烯腈纳米纤维。然后,用铜氨溶液对纳米纤维进行了抗菌处理,制备了具有一定抗菌功能的纤维集合体。最后,采用SEM观察不同共混比例下纳米纤维的微观形貌;采用TG和DSC表征其热性能;采用FTIR和表面接触角测量仪表征共混后纳米纤维的化学组成和亲水性的变化;采用振荡法测定纳米纤维的抗菌性能。结果表明:通过静电纺丝技术可制得直径在200~400nm范围内的纤维素/聚丙烯腈纳米纤维。随着纤维素含量的提高,纳米纤维的表面越来越粗糙,粘连愈加严重,且直径离散度也变大。当纤维素与聚丙烯腈的共混质量比大于75∶25时,纤维的直径标准偏差由纯聚丙烯腈纤维的100nm以下变为150nm以上。纤维素/聚丙烯腈纳米纤维具有良好的热性能,与纯纤维素纳米纤维相比热稳定性有一定提高,当纤维素与聚丙烯腈的共混质量比为25∶75时热稳定性最好。纤维素/聚丙烯腈纳米纤维的亲水性优于普通医用纱布的。经过铜氨溶液抗菌处理的纳米纤维具有良好的抗菌性能,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别为82%和75%。     

磷酸酯类离子液体对纤维素溶解性能的研究

采用一步法合成了两种磷酸酯类离子液体:1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐([MMIM]DMP)和1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐([EMIM]DEP),并比较了它们对纤维素的溶解性能。结果表明,两种离子液体均能在一定条件下溶解纤维素,而[EMIM]DEP表现出较优的溶解能力,再生得到纤维素膜;随着溶解温度的升高,溶解时间缩短。采用红外光谱(FT-IR)、热重失重(TGA)分析、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等对再生前后的纤维素进行了表征。结果表明,未经活化的纤维素可直接溶于离子液体中而不发生其它衍生化反应;溶解再生后的纤维素晶型发生变化;经[EMIM]DEP溶解再生后纤维素热稳定性和聚合度下降较小,再生纤维素膜结构致密均一。     

乙基氰乙基纤维素溶液的高压静电场纺丝

研究了乙基氰乙基纤维素／四氢呋喃溶液((E-CE)C／THF)的高压静电场纺丝,制备出直径分布范围为0.25μm～0．75μm的纤维素纤维。通过对纺丝前的乙基氰乙基纤维素和纺丝后所得到的纤维的表征,证明了在高压静电场作用下,乙基氰乙基纤维素分子结构未发生变化。高压静电场作用后乙基氰乙基纤维素结晶度随电场强度的增加先增加后减小。同时,用SEM进一步表征了乙基氰乙基纤维素纤维的结构。     

壳聚糖与L-丙交酯接枝共聚物的均相和非均相合成

以1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)、1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐([BMIM]Ac)为均相介质,以二甲基亚砜为非均相介质,研究了L-丙交酯与壳聚糖接枝共聚物的合成,并考察其接枝反应的反应效率,利用红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)、差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射分析(XRD)等对接枝共聚物进行了表征。结果表明,均相反应能缩短反应时间,具有更高的反应效率,且在[BMIM]Cl中更高;均相接枝共聚物趋于无定型,但其热稳定性高于非均相接枝共聚物。     

离子液体改性含二硫键生物质环氧树脂的性能研究

采用异山梨糖醇基环氧树脂(IS-EPO),4,4′-二硫代二苯胺(MDS)和1-丁基-3-甲基氯化咪唑鎓([BMIM]Cl),成功制得不同[BMIM]Cl含量的4,4′-二硫代二苯胺环氧树脂(MDS-EPO)。研究结果表明:[BMIM]Cl的添加起到了增塑作用,[BMIM]Cl均匀分布在MDS-EPO树脂体系中,而不出现相分离,在[BMIM]Cl添加量为20%(wt,质量分数)条件下,制得的MDS-EPO的断裂伸长率最大达到251.86%,比重塑前的断裂伸长率2.58%增长了96.62倍。     

纤维素/[Amim]Cl溶液的粘弹性流变模型

以Giesekus模型为基础,构建了偏微分表达形式的粘弹性流体本构方程,并对方程的物理意义作了简要分析。现在新兴的绿色纺丝材料纤维素/离子液体几乎都是剪切变稀的粘弹性流体,选择了纤维素/氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑([Amim]Cl)溶液为研究对象,以实验数据作为边值条件,数值求解了偏微分方程,所得结果相对误差在10%以内,模型与实验符合得很好。通过讨论,指出稳态时间是刻画流体应力的一个重要参量,并从唯象角度作了解释。其研究对纤维素/离子液体纺丝原液以及纺丝工艺参数的设定有一定参考价值,并且所得偏微分Giesekus本构方程可作为新形式引入纺丝动力学的研究中。     

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。     

气隙长度与芯液浓度对纤维素中空纤维膜结构与性能的影响

以离子液体氯代1-烯丙基-3-甲基咪唑([AMIM]Cl)为溶剂来纺制纤维素中空纤维膜,考察了气隙长度与芯液浓度对中空纤维膜结构与性能的影响.采用扫描电子显微镜(SEM)对膜内、外表面形态及支撑层结构进行了观察,测试了中空纤维膜的水通量、截留率等渗透性能以及最大拉伸强度、断裂伸长率、杨氏模量等力学性能.结果表明:随着气隙长度与芯液浓度的增加,中空纤维膜外表面与支撑层孔洞结构变小,内表面结构变得更加规整,膜孔隙率与水通量下降,最大拉伸强度、断裂伸长率、杨氏模量等力学性能则逐渐变大;与芯液浓度相比,气隙长度对中空纤维膜性能的影响较为显著.     

DMSO/离子液体复合溶剂湿法纺丝制备纤维素纤维的凝固条件

DMSO/离子液体复合溶剂对纤维素具有良好溶解性能,可望成为纤维素纤维大规模生产的新型技术路线溶剂。本文研究了以DMSO/离子液体混合物作为复合溶剂高效溶解纤维素并进行湿法纺丝过程的中凝固浴条件对再生纤维结晶、取向结构、力学性能以及微观形貌的影响。研究结果表明:在其它条件不变的前提下,随着凝固浴浓度或凝固浴温度的增加,再生纤维素纤维的结晶度和无定形区取向因子都出现了先增加后减小的变化规律,晶区取向因子则无太大变化;再生纤维的断裂强度和模量也有与此类似的变化规律;SEM测试表明,较优凝固浴条件下制备的再生纤维截面圆整,无明显皮芯结构,孔洞较少。