丙烯酸纤维素的合成与表征

以丙烯酰氯为酰化剂与纤维素的(5%-10%)LiCl/DMAc的均相溶液酰化反应,制备丙烯酸纤维素.采用FTIR、元素分析对反应产物进行了结构表征和取代度的测定.探讨反应温度、反应时间、酰化剂用量以及纤维素浓度对反应产物取代度的影响.得到了丙烯酰氯对纤维素较佳酰化反应条件:反应温度为50℃,反应时间为3.5h,丙烯酰氯官能团与纤维素羟基的物质的量之比为3.35,纤维素浓度为1.95%.     

纤维素的改性及对重金属离子去除的研究进展

本文在对纤维素的性质、结构和来源进行介绍的基础上,重点阐述了近年来国内外对纤维素改性的方法,其中包括醚化反应、酯化反应、接枝共聚反应和模板合成等.同时进一步总结了纤维素基吸附材料在含重金属离子废水中应用的研究进展.     

纤维素的溶解及活化过程

纤维素衍生物的制备过程主要包括纤维素纤维的活化和化学反应两个环节,其中活化过程是十分关键的一步,活化过程的优劣直接决定着纤维素纤维衍生化反应的均匀性、效率以及所得纤维素衍生产物的理化性能。文章对纤维素衍生化反应中的活化过程的进展进行了详细的说明,并从技术、经济和环保的角度对今后纤维素活化方法的进一步发展进行了分析和估计。     

纤维素辐照改性及其应用

辐照技术利用电离辐射诱发物理化学反应(例如交联、聚合、接枝、降解等)对材料进行加工或改性,与常规加工方法相比,具有节能、无环境污染等特点。将辐照技术应用于纤维素改性过程近年已成为非动力核技术应用领域研究的热点之一。本工作对目前纤维素的辐照技术及其基本反应机理进行了概述,其中包括纤维素膜材料、纤维素水凝胶、纤维素微晶/纳米材料,并对纤维素辐照改性过程的辐照环境,包括溶剂、敏化剂、温度、辐照剂量、环境氛围、结晶度等进行了总结。     

纤维素预处理技术的研究进展

预处理在纤维素的衍生物反应和功能化过程中起着非常重要的作用,是利用纤维素生产燃料乙醇的关键步骤。纤维素预处理技术的改进对提高纤维素的水解率,降低燃料乙醇的生产成本有着重要意义。综述了超临界水法和离子液体法预处理纤维素技术的国内外研究进展,并对纤维素预处理技术的发展前景进行了展望。     

亚临界水/二氧化碳中纤维素降解制备5-羟甲基糠醛的机理及动力学

采用气相色谱-质谱联用对亚临界水/二氧化碳二元体系中纤维素降解制备5-羟甲基糠醛(5-HMF)的反应产物进行分析,考察了纤维素降解生成5-HMF的机理,建立了纤维素降解反应的动力学方程.实验得出,在亚临界水体系以亚临界水/二氧化碳二元体系中纤维素降解生成5-羟甲基糠醛的反应均为一级反应,纤维素降解的表观活化能分别为113.32 kJ/mol和104.74 kJ/mol.     

亚临界H2O-CO2体系中纤维素制备乙酰丙酸的动力学

以亚临界H2O-CO2二元体系为反应介质,采用高效液相色谱法对纤维素制备乙酰丙酸的产物进行分析,探讨了亚临界水解纤维素反应制备乙酰丙酸的反应机理,并建立了其反应动力学方程.结果表明,亚临界水解纤维素反应制备乙酰丙酸的反应为一级反应,其表观活化能为141.52 kJ/mol,指前因子为3.73×1011 min-1.     

氨基聚硅氧烷接枝改性纤维素膜对其结构和性能的影响

采用氢氧化锂/尿素/水溶液作为溶剂,通过冷冻-解冻配置稳定的纤维素溶液并制备纤维素膜.利用高碘酸钠选择性氧化纤维素葡萄糖单元临近的两个羟基制备出二醛纤维素,然后用氨基聚硅氧烷对其进行改性制备出憎水性复合纤维素膜.通过傅立叶红外光谱仪、扫描电镜、热重分析、接触角测定和溶胀率测定等表征氧化纤维素和憎水性复合纤维素的结构和性能.研究了不同质量分数的高碘酸溶液对纤维素的氧化程度以及对纤维素膜的结构的影响,通过改变氨基聚硅氧烷的摩尔浓度来制备不同接枝度的憎水性复合纤维素.结果表明,二醛纤维素具有很强的反应活性,改性纤维素膜的憎水性得到明显提高.在纤维素改性及功能化材料制备的研究中,较强的反应活性使其可以应用在更多的领域.     

纤维素超临界水水解糖化研究进展

纤维素在超临界水中转化为简单糖是一种环境友好型的新技术。本文综述了纤维素在超临界水中水解糖化的反应机理、反应动力学和反应设备，以及反应产物和不同反应条件对产物组成的影响。并展望了今后该技术的发展前景。     

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。     

竹纤维素在NMMO中溶解再生前后的结构研究

以竹浆粕为原料、N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)为溶剂,利用傅里叶红外光谱、X射线衍射、热重分析等着重研究了竹纤维素在NMMO中溶解前后结构的变化。研究发现:NMMO溶解纤维素过程属于物理过程,未发生衍生化反应,竹纤维素溶解后聚合度较溶解前有所降低,晶型由纤维素Ⅰ变成了纤维素Ⅱ;热重分析表明纤维素再生前后都具有较好的热稳定性。     

Flow birefringence and viscosity of cellulose solutions in semi-dilute regime

An attempt was made to study the flow birefringence and the viscosity of the systems of cellulose in aqueous sodium hydroxide and cadoxen solutions. For this purpose alkali-soluble cellulose samples with crystal form I (simply denoted as cellulose I sample), prepared from conifer wood pulp by the steam-explosion method, and alkali-soluble cellulose samples with crystal form of cellulose II (cellulose II sample), regenerated from cuprammonium cellulose solution under specific conditions, were used. The extinction angle χ of aqueous alkali solutions of the cellulose I sample is significantly less shear rate (γ) dependent as compared with that of the cellulose II sample. In the latter system the χ versus γ relations for a given cellulose sample shifted to the higher γ side with decrease in the average molecular weight. The viscosity of the cellulose II sample in aqueous sodium hydroxide solutions is approximately twice that of the cellulose I sample in the same solvent if compared at the same molecular weight, same concentration, and same temperature. The latter solution showed a non-Newtonian property at relatively smaller γ than the former solution did. Spin-lattice relaxation time T₁ (by ¹³C-NMR) of cellulose in cadoxen solution was smaller in cellulose I, suggesting the existence of intra- and intermolecular hydrogen bondings at the C₆ position of cellulose molecules in cellulose I solution. A dynamic light scattering study on cellulose in cadoxen showed that in a 5 wt % solution of cellulose I cellulose particles are dispersed with time into smaller particles and the larger particles could be excluded by ultracentrifuge and in cellulose II solutions the cellulose particles had almost the same size during storage. The above findings indicate that in 5 wt% cellulose I solutions in aqueous alkali or in cadoxen, cellulose I is not dissolved molecularly, but a supra-molecular structure of the solid is at least partly reserved in the above solutions.     

Molecular Structure and Electrical Insulating Properties of Grafted and Cyanoethylated Cellulose

Abstract

Cyanoethylation of cellulose and Grafting of cellulose (bleached viscose wood pulp (VWP)} & cyanoethyl cellulose are carried out. The nitrogen content of these cellulose derivatives is determined. Grafted cyanoethyl cellulose has the highest nitrogen content (12.5%). FT/IR spectra of these derivatives showed a new band at 2225cm^?1 in the spectra of cyanoethyl and grafted cellulose which is the characteristic band for -C ═ N stretching vibration. Also, a new band appeared at 1720cm^?1 in case of grafted cyanoethyl cellulose, which is the characteristic band for C ═ O stretching vibration. The crystallinity index (A 1435/A 900 cm^?1) of cyanoethyl cellulose is lower than that in case of cellulose and grafted cellulose. The thermal study shows three endothermic peaks for grafted cyanoethyl cellulose while as cellulose, grafted and cyanoethyl cellulose has one endothermic peaks. The dielectric properties depend on the nitrogen content. These observations are closely correlated with the structure of the products such as types of side groups and the interaction between them.     

纤维素的改性及应用研究进展

植物纤维素是天然的可再生资源, 对纤维素的改性利用一直是研究的热点。本文简要介绍了纤维素的结构与性质, 综述了纤维素的改性方法, 包括物理改性、化学改性和生物改性等, 其中化学改性是最主要的方法, 包括酯化、磺化、醚化、醚酯化、交联和接枝共聚等, 通常涉及其结构中羟基的一系列反应。通过改性, 引进了一系列离子型基团, 有利于增强纤维素的亲水性。经改性后的纤维素与之前相比, 结晶度和聚合度明显降低, 可及度明显提高, 无论物理性质还是化学性质都表现出更大的优越性。其后回顾了纤维素衍生物在食品、造纸以及建筑行业中的一些研究应用成果, 阐述了其在医药及废水处理等方面的研究进展, 并展望了纤维素衍生物的发展前景。     

反应挤出原位制备纤维素马来酸酯

以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim]C)l作反应介质,采用马来酸酐对纤维素进行原位化学改性。利用双螺杆挤出机的剪切作用来提高纤维素在[Bmim]Cl中的溶解效率,并促进马来酸酐与纤维素的酯化反应。红外光谱(FTIR)结果证明了纤维素马来酸酯的生成,导致纤维素的氢键网络结构破坏,同时也破坏了纤维素的规整度,降低了纤维素的结晶度。热重分析(TGA)结果显示:马来酸酐支链阻碍了纤维素主链的运动,使改性纤维素的热稳定性明显高于未改性纤维素。当马来酸酐与纤维素质量比为0.8、螺杆转速为50 r/min时,改性纤维素在[Bmim]Cl中的溶解度达到20%,是未改性纤维素溶解度的2倍。     

Mercerization of cellulose. III. Changes in crystallite sizes

When cellulose is mercerized slowly, the initial conversion is from the cellulose I crystal structure to that of Na–cellulose I. The conversion is a crystal-to-crystal phase transformation, without passage through an amorphous state. The analysis of crystallite sizes of cellulose I and Na-cellulose I during this transformation has shown that the process takes place in two steps. The first is a rapid step, occurring in approximately 1/7 (or less) of the total conversion time, resulting in a conversion ratio of ca. 65%. The measured crystallite sizes of both cellulose I and Na–cellulose I remain constant during this stage, at ～ 62 and ～ 35 Å, respectively. In the following slow step, complete conversion to Na–cellulose I takes place, and the crystallite size of cellulose I decreases steadily until disappearance. The crystallite size of Na–cellulose I increases steadily at the same time, to a final value of ～ 50 Å. Simultaneously, the unit cell parameters of cellulose I change significantly. The observation of a two-step conversion is consistent with a proposed mercerization mechanism in which the conversion is assumed to begin in the amorphous phase of the cellulose fiber.     

超声波处理纤维素的结构变化及其在多聚磷酸中的溶解

研究了超声波预处理方法对纤维素在磷酸体系中溶解的影响。利用偏光显微镜跟踪观测纤维素的过程;通过X射线衍射,红外光谱分析,电子显微镜研究预处理前后纤维素的结构变化。实验证明,用超声波处理后,纤维素晶体类型无变化,仍为纤维素I晶体,但纤维素表面积增加,可及度增加。通过对原纤维素和超声波处理条件下的纤维素用磷酸进行溶解,溶解过程和溶解结果说明用超声波对纤维素进行预处理,可以加快纤维素的溶解速度。     

粘胶纤维和Lyocell纤维生产中溶解机理的探讨

溶解技术是纤维素纤维制造过程中关键的技术，溶解的效果直接影响过滤、纺丝成形和最终产品的质量。纤维素溶解的详细机理非常复杂，但基本上都可以从分子间氢键的破坏方面得到解释，本文着重就粘胶纤维和Lyoeell纤维生产中纤维素不同的溶解过程和溶解机理作了初步探讨。     

纤维素热塑改性研究进展

热塑性纤维素的合成在解决人类所面临的能源、资源和环境问题方面具有重要意义,通过传统工艺如挤出、注射、模塑加工纤维素基可降解材料具有很好的应用前景。综述了近年来纤维素热塑改性的主要方法及进展,主要包括纤维素化学改性和通过接枝改性使其内部塑化,分析了改性纤维素内増塑制备可降解材料各方法的优缺点。     

氨基纤维素合成与应用的研究进展

氨基纤维素是末端带有氨基的纤维素衍生物,化学结构与壳聚糖相似。氨基基团的引入使纤维素大分子具有很好的溶解性、成膜性和吸附重金属离子特性,并在酶的固定、药物缓释等生物领域有很好的应用前景。氨基纤维素的合成过程相对复杂,主要体现在中间产物的制备以及氨基纤维素的合成2个阶段,其合成过程的选择性和经济性较差,导致氨基纤维素的生产和应用受限。笔者主要对氨基纤维素的合成途径进行了综述,并对氨基纤维素的膜保护、固定酶和吸附等应用进行了总结。