纳晶纤维素的研究进展

纳晶纤维素是由储量丰富、价廉、可降解再生的生物质原料制得的一种新型棒状纳米材料,目前已成为材料科学和高分子科学的研究热点。文章概述了包括物理机械法、化学法和生物法在内的纳晶纤维素的主要制备方法;详细介绍了纳晶纤维素优良的强度性能、独特的尺寸结构和理化性质及其在增强复合、生物医学、光电材料和催化等领域的重要应用,并对纳晶纤维素的未来发展进行了展望。     

纤维素纳米晶荧光探针的制备及其对Fe3+荧光传感检测

将纤维素纳米晶（CNC）与N-（4-氨基苯基）-4-（N,N-二甲基乙二胺基）-1,8-萘酰亚胺（EADANI）进行共价键结合,制备得到纤维素纳米晶荧光探针（FCNC）,并应用于Fe³⁺的荧光传感检测。结果表明,由于表面羧基和羟基的存在,FCNC具有较好的水分散性,在水溶液中呈现良好的黄色荧光发射性能;Fe³⁺对FCNC具有荧光增强效果,荧光增强因子达9.5,同时在竞争性离子存在情况下,FCNC表现出良好的选择性。     

基于资源化回用的OCC废纸浆二次淀粉的理化特性研究

采用纸张表面施胶-干燥-溶解的基本工艺步骤,模拟制备废旧箱纸板(OCC)废纸浆二次淀粉,分析了制浆过程中OCC废纸浆进入水相后二次淀粉的理化特性及过氧化氢(H2O2)离子化改性二次淀粉的留着性能。结果表明,当溶解条件为温度90℃、溶解时间30 min、转速1500 r/min时,二次淀粉几乎完全溶解;二次淀粉黏均分子质量由0.4×105 g/mol降为0.3×105 g/mol;热稳定性能下降,最大热分解温度由316.5℃降至303.6℃;红外分析表明没有新的官能团生成;将H2O2离子化改性的二次淀粉回用于造纸湿部,取代度(DS)0.15的改性二次淀粉在纤维上的留着率可达约48.0%,并提高了纸张物理性能。     

纳米纤维素气凝胶构建及其过滤聚苯乙烯微塑料性能研究

以漂白桉木浆为原料,分别通过2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物（TEMPO）和2,3-环氧丙基三甲基氯化铵（EPTMAC）对其化学改性,并借助高压均质处理得到改性纤维素纳米纤丝（CNF）,最后采用冷冻干燥法制备得到改性CNF气凝胶。研究了聚苯乙烯微塑料（PSMPs）种类和浓度对改性CNF气凝胶过滤性能的影响。结果表明,EPTMAC改性气凝胶（QCNF）对羧基化聚苯乙烯（PS-COOH）的过滤效率为99%;TEMPO氧化改性气凝胶（TCNF）对氨基化聚苯乙烯（PS-NH₂）的过滤效率为75%。改性CNF气凝胶对PSMPs的过滤性能得益于材料本身的超亲水性、独特的三维多孔结构和表面丰富的活性结合位点。此外,QCNF气凝胶经过8次循环过滤后,QCNF气凝胶对PS-COOH的过滤效率始终保持在99%以上,过滤通量稳定且超过20.2 L/（m²·h）,具有良好的稳定性和可重复利用性。     

造纸湿部系统DCS与Ca2+形成干扰物的历程及机理

将松香酸钠和硬脂酸钠以质量比1∶1均匀混合制得胶体物质(CS)模拟物,将松香酸钠、硬脂酸钠及聚丙烯酸钠以质量比1∶1∶1均匀混合制得溶解和胶体物质(DCS)模拟物。通过测定模拟物与Ca²⁺反应前后溶液的浊度及Zeta电位、干扰物尺寸及形态,系统研究了造纸湿部系统中CS和DCS在Ca²⁺作用下形成干扰物的历程及机理。结果表明,CS在白水中积累形成的以亲水基向外的胶束可与Ca²⁺发生离子交换,然后碰撞聚集或继续结合CS的亲水端而构成憎水基朝外的胶束聚集体,并依据相似相溶原理继续吸附CS的憎水基而逐步增长成大胶黏物;聚丙烯酸钠可与Ca²⁺反应形成沉积物,但其能以空间位阻机理稳定胶黏物。降低白水系统中DCS含量并控制Ca²⁺浓度小于5 mmol/L有望减少干扰物生成量。     

天然纤维素均相接枝聚N-异丙基丙烯酰胺及其温敏性研究

利用基于电子转移再生活性种的原子转移自由基聚合(AGET ATRP)将单体N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAM)接枝到天然纤维素上制得纤维素接枝聚N-异丙基丙烯酰胺(cell-PNIPAAM)。FT-IR、1H-NMR和13C-NMR分析表明,成功合成了cell-PNIPAAM;凝胶渗透色谱分析表明,接枝率随反应体系中N,N-二甲基甲酰胺（DMF）体积比的减小而增大,该聚合物分子质量的多分散性在2.0左右,表明聚合反应在一定程度上是可控的;热重分析显示,聚合物的热稳定性相比于天然纤维素略为提高;TEM图片显示,聚合物在高于其最低临界相转变温度(约为34℃)时,聚合物与水相分离并呈球形结构,平均直径约为40 nm。     

水性环氧树脂表面施胶剂基本性能的研究

采用Kissinger方程并结合不同升温速率下的水性环氧树脂固化DSC曲线,研究了水性环氧树脂的固化行为,并测试环氧树脂固化物的基本性能,从而筛选出适合造纸表面施胶用水性环氧树脂的固化工艺条件.     

六方氮化硼/纳米纤维素气凝胶孔结构调控及其复合膜导热性能研究

为解决微型化电子电器设备内部的散热问题,本研究设计、制备了具有不同孔结构的六方氮化硼（h-BN）/TEMPO氧化纳米纤维素（TOCNF）气凝胶,后复合TOCNF,制备了h-BN/TOCNF复合膜。结果表明,当h-BN与TOCNF固含量比为3∶1时,在气凝胶内部,h-BN可以沿着TOCNF骨架形成三维网络状导热通道,此时TOCNF对h-BN间产生的热阻最小,且能够对h-BN起到良好的分散作用,导热通道的构建效率最高,制备的复合膜导热系数高达1.355 W/（m·K）,相比于纯TOCNF膜提高了228%;体积电阻率为4.53×10¹⁴ Ω·cm,具有良好的绝缘性能。此外,通过热重（TG）分析发现,h-BN/TOCNF复合膜的初始分解温度约为210℃,具有良好的热稳定性;且h-BN/TOCNF复合膜具有优异的力学性能,其中h-BN和TOCNF固含量比为1∶1时,复合膜的强度最好,断裂伸长率约为13%,拉伸强度为24.8 MPa,随着h-BN含量的增加,复合膜的断裂伸长率变低,拉伸强度变化不大。     

NaOH/硫脲/尿素预处理对棉纤维TEMPO选择性氧化的影响

采用NaOH/硫脲/尿素体系对棉纤维进行预处理,再进行选择性氧化,可以有效提高氧化棉纤维的羧基生成量。对比研究预处理棉纤维与普通棉纤维经2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基(TEMPO)选择性氧化后的羧基含量、纤维形态以及黏度。结果表明,经NaOH/硫脲/尿素体系预处理能够加快氧化反应速率,增加羧基生成量,但对纤维有一定的损伤。其中,羧基生成量随着纤维质量分数的增加呈先增加后减少的趋势,当纤维素质量分数为6%时,羧基生成量最大,棉纤维的可及度和反应性提高。纤维形态分析表明,经NaOH/硫脲/尿素体系预处理的棉纤维润胀溶解程度要大于未预处理的氧化棉纤维;在TEMPO的氧化条件下,氧化棉纤维的相对黏度随着纤维素质量分数增加而增加;当纤维素质量分数较高时,氧化过程中氧化棉纤维的羧基生成量和降解程度都近似于原纤维。     

新型硅铝微粒的助留助滤性能

研究了自制硅铝微粒与阳离子淀粉(CS)、CPAM组成的微粒系统、湿部剪切力及其pH值对纸料助留助滤性能的影响。研究结果表明硅铝微粒是一种性能优异的微粒助留助滤剂，与阳离子淀粉-CPAM构成的微粒系统有更好的助留和助滤性能，有更强的抗剪切能力和更宽的pH值适应范围。