TEMPO氧化纤维素纳米纤维的制备及应用研究进展

介绍了TEMPO氧化纤维素纳米纤维(TEMPO-Oxidized Cellulose Nanofibers,TOCNs)近年来的研究成果,探讨了TOCNs制备方面的研究进展,其中包括TEMPO氧化反应体系的进展,各种纤维原料的研究以及氧化纤维素均质处理过程各影响因素的探讨。将TOCNs的应用研究成果系统归纳为四大类,即复合材料,膜材料,纳米纸及其他应用。评述了其发展概况,并指出了该催化氧化体系存在的问题及今后的发展方向。     

TEMPO氧化纤维素纳米纤丝对多壁碳纳米管分散性的影响

以竹粉为原料,采用2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基（TEMPO）氧化法通过改变NaClO的添加量制备出不同羧基含量及形态的纤维素纳米纤丝（CNFs）,并将制备的CNFs作为分散剂对多壁碳纳米管（MWCNTs）进行分散处理,得到不同分散浓度的CNFs/MWCNTs悬浮液,采用Beer-Lambert定律对MWCNTs的分散量进行测定,并采用原子力显微镜（AFM）、激光粒度分析仪（LPSA）等手段评价了不同羧基含量及形态的CNFs对MWCNTs的分散效果。结果表明:随着NaClO添加量的增加,CNFs的横截面直径逐渐变小,羧基含量逐渐增加,同时,CNFs对MWCNTs的分散量逐渐增大;当CNFs的羧基含量从0.635 mmol/g增加到1.646 mmol/g时,对MWCNTs的分散量从19%增加到39%;不同CNFs/MWCNTs悬浮液中的粒度分布系数（PDI）值均小于0.3,且不同悬浮液的Zeta电位绝对值均高于30 mV,表明不同羧基含量的CNFs均能对MWCNTs有较好的分散效果;同时,随着羧基含量的增加,CNFs对MWCNTs的分散效果越好,CNFs/MWCNTs复合薄膜的抗拉应力逐渐增大,而且电阻率逐渐降低,当CNFs羧基含量为1.646 mmol/L时,CNFs/MWCNTs复合薄膜抗拉应力达到了91 MPa,薄膜电阻率低至0.1460 Ωcm。      

TEMPO氧化法制备纳米几丁质晶须粒子的优化及其产品特性表征

以虾壳几丁质为原料,利用TEMPO-NaBr-NaClO选择性氧化体系制备羧基化纳米几丁质晶须粒子。测定了反应体系中pH值与NaClO(13%有效氯)含量的变化对几丁质羧基化的影响,研究了生产高羧基含量和小颗粒粒度纳米几丁质晶须的最佳反应条件。利用傅里叶变换红外光谱、透射电子显微镜、动态光散射对制备的负电荷纳米几丁质晶须粒子进行结构表征,测定产品水悬浮液的有效粒径和有效电位;采用电导率法测定负电荷纳米几丁质的羧基含量。实验结果表明:在反应体系B1(pH=10.5,V(NaClO)=15mL)中,制备的负电荷纳米几丁质羧基含量最大,达(3.16±0.23)mmol/g,纳米晶须粒子流体动力学粒径(Z-average)为(113.97±2.29)nm,Zeta电位为(-38.73±4.49)mV;在反应体系B0(pH=10.5,V(NaClO)=18mL)中,制备的NC-晶须的羧基含量、粒子Z-average和Zeta电位分别为(3.00±0.41)mmol/g、(106.13±0.38)nm和(-41.41±6.83)mV。上述两种条件制备的纳米几丁质晶须粒子羧基含量和Zeta电位没有显著差异,但B0晶须粒子有效粒径最小。由于纳米材料的小尺寸效应是影响纳米材料生物活性的关键因素,因此制备高生物活性的纳米几丁质晶须的最佳条件是B0,即制备条件为pH=10.5,V(NaClO)=18mL(13%)。     

纳米导电纤维填充天然胶乳复合材料的电性能研究

用纳米导电纤维填充天然乳得复合材料,研究了复合材料的导电性、介电性以及温度对复合材料电阻率的影响。结果表明,随纳米导电纤维填充份数的增加,复合材料的电阻率下降,介常数增大;电阻率对温度的依赖性产大,并且当纳米导昵水在胶乳中形成导电网络时,电阻率和表面电阻率随温度同表现出不同的变化趋势。     

纤维素纳米纤丝增强聚合物纳米复合材料的研究进展

纤维素纳米纤丝具有优异的力学性能和天然的纳米网状结构,在其增强的聚合物复合材料中发挥了重要作用。本文综述了纤维素纳米纤丝增强亲水性聚合物(酚醛树脂、聚乙烯醇、淀粉等)及非亲水性聚合物(环氧树脂、聚乙烯、聚乳酸等)复合材料的加工制备与主要性能。针对纤维素纳米纤丝制备成本高、与非亲水性聚合物结合强度低等关键问题,提出了开展进一步研究的建议。     

TEMPO氧化体系对废纸浆纤维的氧化改性

目的利用2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物自由基(TEMPO)/NaClO/NaBr氧化体系改善废纸浆纤维成纸的性能。方法以废纸浆为原料,在碱性条件下采用TEMPO/NaClO/NaBr氧化体系对纤维进行选择性氧化,得到不同羧基含量的氧化废纸浆,通过纤维形态分析仪及化学分析法对纤维形态和羧基含量进行分析和测定;将氧化废纸浆、氧化废纸浆与原浆进行抄片和配抄,对手抄片的强度性能进行检测和分析;从经济效益出发,研究氧化体系中TEMPO及NaBr的循环使用次数对纸张强度性能的影响。结果随着NaClO用量的增加,废纸浆纤维的羧基含量增加;纤维长度、宽度和粗度有所降低;纸张抗张强度和环压强度增长较为明显;NaClO和NaBr循环使用2次后纸张的强度性能有所降低,但降低幅度不大。结论TEMPO氧化体系可用于废纸浆的氧化,改善废纸浆的性能。NaClO和NaBr的循环使用能够降低生产成本。     

PAN氧化纤维增强C／C复合材料的进展

ＰＡＮ氧化纤维增强Ｃ／Ｃ复合材料的进展ＯＰＢａｈｌｅｔａｌ一、简介本文旨在研究不同表面能的ＰＡＮＯＦ增强煤焦油沥青制造复合材料的可行性。这里说明一点，最近Ｍａｒｋｏｖｉｃｅｔａｌ曾试图研制以ＰＡＮＯＦ（空气中处理至２５０－３００℃）为增强材料、以酚醛...     

氧化石墨烯改性玄武岩纤维及其增强环氧树脂复合材料性能

为了改善玄武岩纤维/环氧树脂复合材料的界面性能,通过偶联剂对氧化石墨烯进行改性,并将改性后的氧化石墨烯引入到上浆剂中对玄武岩纤维进行表面涂覆改性,同时制备了氧化石墨烯-玄武岩纤维/环氧树脂复合材料.采用FTIR表征了氧化石墨烯的改性效果;运用SEM分析了改性上浆剂处理对玄武岩纤维表面及复合材料断口形貌的影响和作用机制.结果表明:偶联剂成功接枝到氧化石墨烯表面;玄武岩纤维经氧化石墨烯改性的上浆剂处理后,表面粗糙度及活性官能团含量增加,氧化石墨烯-玄武岩纤维/环氧树脂界面处的机械齿合作用及化学键合作用增强,界面黏结强度得到改善,玄武岩纤维的断裂强力提高了30.8%,氧化石墨烯-玄武岩纤维/环氧树脂复合材料的层间剪切强度提高了10.6%.     

静电纺纳米纤维对复合材料层间增强增韧的研究进展

综述了当前国内外静电纺纳米纤维对复合材料层间增强增韧的研究现状,总结了静电纺纳米纤维作为层间改性材料的优势,讨论了纳米纤维对复合材料层间韧性、抗冲击性能以及限制裂纹扩展等方面的应用,并提出了下一步的研究工作重点。     

纳米纤维素修饰的碳纳米纤维制备及其疏水性研究

为拓展碳纳米纤维在环境清洁领域的应用,提高碳纳米纤维的水接触角,改善膜表面的疏水性能,获得疏水性较好的碳纳米纤维薄膜,利用静电纺丝法将纳米纤维素(CNFs)与碳纳米纤维前驱体复合,获得具有低表面能和良好疏水性能的纳米碳纤维/纳米纤维素复合纤维膜。通过对纳米纤维素含量进行调控,经预氧化和碳化处理后得到一系列具有规则三维空间网络结构的复合纤维膜,并探究不同纳米纤维素含量对复合纤维膜疏水性能的影响。结果表明：纳米纤维素修饰复合纤维膜随着碳化程度的提高其表面能呈现逐渐降低的趋势,其对水的接触角也逐渐增大,疏水效果得到较大幅度提升。随着纳米纤维素含量继续增加,复合纤维膜的水接触角呈上升趋势,未添加前接触角为36.13°,当纳米纤维素添加质量为20%时,水接触角最大为132.14°,提高了366%。