高大毛壳对硝化纤维素的降氮机理

针对废旧火药存在严重的安全隐患问题,通过对硝化纤维素(Nitrocellulose,NC)生产的废液处理池及其周边进行采样、富集、驯化和分离纯化,获得5株能够降低NC含氮量的微生物,并对其中降氮效果最佳的高大毛壳进行时间优化实验,发现随着时间的延长,NC含氮量可从13.06%降至10.83%,X射线光电子能谱结果显示NC表面氮元素含量逐渐降低;利用傅里叶变换红外光谱、显微共聚焦拉曼仪和凝胶渗透色谱仪对NC分子结构和分子量进行表征,红外光谱表明高大毛壳与O—NO 2发生水解反应,导致NC在3400 cm^(-1)左右的—OH峰强逐渐增大,拉曼光谱图显示NC含能基团(O—NO 2)的强度发生了显著降低,同时通过凝胶色谱发现,高大毛壳可使NC的数均分子质量和重均分子质量分别降低2.34%和6.40%。为进一步确定作用于NC的生物酶,利用胞外酶、胞内酶的分离以及硫酸铵梯度沉淀实验,证明0~30%硫酸铵沉淀的胞外酶能够有效降低NC的含氮量;高大毛壳对降低NC含氮量的显著作用,使其在废旧火药的再利用、高渐增发射药的生物脱硝等方面具有广阔的应用前景。

紫外分光光度计法测定硝化纤维素含氮量

为发展绿色无毒、操作简单且结果准确的NC含氮量测量方法,基于硝化纤维素(NC)在碱液中水解后产生的亚硝酸根(NO_(2)^(-))与硝酸根(NO_(3)^(-))的摩尔比与NC含氮量之间的线性关系,采用紫外分光光度计法分析了NC含氮量。在相同的反应条件下水解5种已知含氮量的NC标品,通过紫外分光光度计测定了水解液中的NO_(2)^(-)和NO_(3)^(-)含量,对测量体系的反应条件进行了优化;通过最小二乘法确定NO_(2)^(-)和NO_(3)^(-)的摩尔比(y)与NC标品含氮量(x)之间的线性关系;最后用3种验证用NC样品对此法进行验证。结果表明,通过紫外分光光度计可同时测定碱解液中NO_(2)^(-)和NO_(3)^(-)的含量,其最佳反应条件为:氨基磺酸浓度为20 g·L^(-1),反应时间为30 min;在最佳反应条件下得到了R2为0.9893的y与x间的线性关系式;验证结果表明,采用紫外分光光度计法得到的含氮量与实际含氮量非常吻合,相对标准偏差RSD(n=4)均小于0.150%。

硝化纤维素塑化效果与其表面张力的变化规律

为了研究发射药塑化过程中的特征参数,基于双螺杆“塑化-挤出”的方法,研究了溶剂、增塑剂种类和塑化时间对单基药塑化工艺的影响;利用Owens三液法计算乙酸乙酯(EAC)、四氢呋喃(THF)、丙酮(ACE)和1∶1醇酮混合溶剂塑化后NC的表面张力,并进一步研究了不同增塑剂对表面张力的影响。结果表明,1∶1醇酮混合溶剂塑化90 min后NC表面张力最高(43.07 mN/m),且不会粘壁粘杆,是本研究中最合适的溶剂;通过接触角计算不同塑化时间时不同含氮量(12.14%、12.80%和13.45%)NC的表面张力,其表面张力最大值均出现在90 min;拉伸力学性能研究表明塑化时间为90 min时,12.80%NC的单基药同时具有最大抗拉强度(39.10 MPa)和最大断裂伸长率(16.9%),与经验法判断塑化效果较好的时间一致;含氮量12.14%和12.80%NC表面张力最大值随着增塑剂含量的增加均提前至60 min出现,13.45%NC表面张力最大值仍于90 min时出现;对应条件下,各组样品的抗拉强度及断裂伸长率与表面张力具有相同的变化趋势。因此,在NC塑化过程中,表面张力与溶剂、增塑剂和塑化时间相关,且与拉伸力学性能变化趋势具有一致性,可作为发射药塑化效果初步判断的特征参数之一。

一株硝化纤维素降解菌的筛选及其降解机制初探

以硝化纤维素为筛选培养基,对采样分离所得菌株和实验室保藏菌株进行平板筛选,获得长势优良的6株降解菌;经固态发酵复筛,获得硝化纤维素降解菌TL06;经ITS序列分析及构建进化树分析,TL06被鉴定为西蒙斯木霉,且命名为西蒙斯木霉TL06。分别探究培养基成分、培养条件对西蒙斯木霉TL06产生纤维素酶和酯酶活力的影响,结果表明:培养基中添加有机氮源会显著降低纤维素酶和酯酶活力,而添加无机氮源硫酸铵会显著提高纤维素酶活力;添加碳源会显著降低纤维素酶活力,但对酯酶活力影响不明显。为优化发酵条件设置正交试验,发现在硫酸铵浓度1.5%、硝化纤维素与麸皮的质量比5∶5、发酵时间5 d、料水比10∶12、培养温度30℃、自然pH值条件下,纤维素酶活力达到1.36 IU/g,比优化前提高了189.36%。初步探明,西蒙斯木霉TL06降解硝化纤维素的机制是分泌纤维素酶和酯酶,水解β-1,4糖苷键和硝酸酯键,其中糖苷键的水解优先启动。

含氮量对硝化纤维素热解过程影响研究

为明确含氮量对硝化纤维素(NC)热解过程的影响,借助傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、热重分析(TG)-FTIR(TG-FTIR)和裂解(Py)-气相色谱(GC)/质谱分析仪,揭示不同含氮量NC的结构特征、热解特性和过程产物。结果表明:随着含氮量的增加,NC的取代硝基数量增多,热解反应速率和反应进行程度随之增加,轻质气体比例增大且产物种类增多,高温下出现多种化学重组形式;NC的热解过程是先发生脱硝反应,再将大分子分解为小分子,然后发生碳骨架和环内氧桥断裂,通过明确不同含氮量NC的共性产物和各阶段主要的氮氧化物,建立一种基于温度划分原则的NC热解过程机制。

仲胺型硝化纤维素的合成及应用

以硝化纤维素为原料 ,经一锅法醚化和胺化 2步反应合成了仲胺型硝化纤维素 (ACN)。采用元素分析、红外光谱、13 C核磁共振波谱、X射线光电子能谱等对产物结构进行了表征。仲胺型硝化纤维素对肌酐有较好的吸附性能 :在肌酐质量浓度为 60mg/L、温度为 3 7℃、透析液 pH =7的条件下 ,0 5gACN对肌酐的吸附平衡时间为 2h ,平衡吸附率为 68%。

KH560改性水性硝化纤维乳液的制备及性能

以硝化纤维(NC)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)等为主要原料,制得自乳化型水性硝化纤维乳液,再加入可水解自交联的硅烷偶联剂KH560,其分子中的环氧基与羧基反应,从而制备出KH560改性水性硝化纤维乳液。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、热重分析(TGA)法等测试手段,研究了KH560和DMPA的含量对乳液及其涂膜性能的影响。结果表明:当w(KH560)=7%,w(DMPA)=3.5%时,改性后的乳液具有良好的稳定性,涂膜的耐水性、耐乙醇性、热性能、力学性能均得到明显改善。

聚丙烯酸酯共混改性水性硝化纤维的结构与性能

以硝化纤维(NC)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)三聚体、二羟甲基丙酸(DMPa)等为主要原料,制得自乳化型水性硝化纤维乳液,并采用共混的方法制备了聚丙烯酸酯改性水性硝化纤维复合乳液(WNC/PA)。傅里叶变换红外光谱测试表明得到目标产物;研究了共混体系的乳液及膜的微观结构与性能。随着PA含量的增加,涂膜吸水率从18.9%先下降到10.5%后升高到10.9%,接触角从77.50°上升到97.11°,拉伸强度从9.3 MPa升到15.7 MPa后逐渐下降到7.1 MPa,断裂伸长率从269.3%上升到578.3%,同时微相分离程度逐渐减小,热稳定性提高。当PA质量分数在30%左右时,WNC/PA膜同时具备良好的耐水性、力学性能及热稳定性。

硝化纤维含能材料热物性参数的测量与分析

为了确定硝化纤维（含氮量11.89%～13.5%）的热物性参数,进行热分析计算,揭示其反应动力学机制,采用激光闪射法和差示扫描量热法对含氮量12%的硝化纤维的热物性参数进行了测量。给出了其熔点以下25～140 ℃的热扩散率、比热容及热导率的数值。结果表明,随着温度的升高,比热容逐渐增大,而热导率和热扩散率有所减小,但变化幅度并不显著。在热分析计算时,这些参数可近似为一组平均值： cp=1.131 J·g-1·K-1,D=0.413 mm2·s-1,λ=0.142 W·m-1·K-1。

环氧氯丙烷改性水性硝化纤维乳液的制备及性能

以硝化纤维(NC)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和二羟甲基丙酸(DMPA)等为主要原料,制得自乳化型WNC(水性硝化纤维)乳液;然后以环氧氯丙烷(ECH)为交联改性剂,制成改性WNC乳液胶粘剂。研究结果表明:当w(DMPA)=3.5%、w(ECH)=7%时,改性WNC乳液具有优良的储存稳定性,其胶膜耐水性(吸水率为9.1%)、T型剥离强度(7.1 N/mm)、拉伸强度(14.9 MPa)和断裂伸长率(529.3%)俱佳,柔韧性和耐热性优异。

改性水性硝化纤维素乳液研究

采用醇酸树脂转相乳化法和丙烯酸酯类单体互穿聚合物网络聚合法制备改性硝化纤维素乳液。研究了醇酸树脂、丙烯酸酯类单体乳化剂用量等因素对乳液性能的影响。结果表明,丙烯酸酯类单体改性互穿聚合物网络聚合法制得的乳液效果好。

纳米纤维素晶须/硝化纤维素复合材料的制备与力学性能研究

以硫酸水解得到的纳米纤维素晶须(CNW)悬浮液为原料,以二氯甲烷和硝酸的混合物为硝化剂制备了能够稳定分散在丙酮中的表面硝酸酯化的改性CNW.采用元素分析、红外、X射线衍射等手段对改性物的结构进行了表征和分析。将改性CNW与硝化纤维素混合,通过溶液浇铸法制备了一系列硝化纤维素纳米复合材料膜片。考察了改性CNW的添加量对膜片拉伸性能的影响规律。结果表明:当改性CNW的添加量为2.0%、3.5%、5.0%和7.0%时,硝化纤维素纳米复合材料膜片的拉伸强度、杨氏模量和断裂伸长率都得到了不同程度的提高。其中,当改性CNW的添加量为3.5%时,膜片的综合力学性能最好,与空白膜相比,拉伸强度提高了21.7%,拉伸模量提高了32.7%,断裂伸长率提高了123.6%.

环氧树脂改性水性硝化纤维胶黏剂的研究

以硝化纤维(NC)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)等为主要原料,制得自乳化型水性硝化纤维乳液,再加入环氧树脂E-44,环氧基与羧基反应制备出环氧树脂改性的水性硝化纤维胶黏剂乳液。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、热失重分析(TGA)法等测试手段,研究了环氧树脂E-44和DMPA的含量对胶黏剂性能的影响。结果表明,当ω(环氧树脂E-44)=5%、ω(DMPA)=3.5%时,环氧树脂改性水性硝化纤维胶黏剂的耐水性、耐热性和柔韧性优异,粘接强度可达7.7 N/mm。

含氟丙烯酸酯改性水性硝化纤维乳液的制备及其性能

以硝化纤维(NC)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、丙烯酸(AA)、丙烯酸羟乙酯(HEMA)、全氟辛基乙基丙烯酸酯(FA)、三乙胺(TEA)为主要原料,采用自乳化法制备含氟丙烯酸酯改性水性硝化纤维乳液(WNC)。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)、纳米粒度仪、动态流变仪以及视频光学接触角测定仪对所制乳液及薄膜进行了结构和性能表征,并考察了单体聚合温度、n(AA)∶n(HEMA)、含氟丙烯酸酯质量分数(占反应物AA、HEMA、NC、IPDI总质量的百分数)对乳液及其薄膜性能的影响。结果表明,所得WNC乳液性能稳定,乳液胶粒呈球形,具有核-壳结构。当单体聚合温度为60℃,n(AA)∶n(HEMA)=3∶1,含氟丙烯酸酯用量为1.0%时,所得乳液粒径较小且分布窄,平均粒径和分散系数分别是54 nm和0.023;改性后的乳液薄膜吸水率降低至2.0%,薄膜接触角增加至120°,相比较未改性的WNC乳液,改性后的WNC乳液薄膜具有优异的耐水性。

硅烷偶联剂KH560改性水性硝化纤维乳液的性能研究

利用硅烷偶联剂KH560改性自制水性硝化纤维以改善其贮存稳定性和其胶膜的耐水性、热稳定性以及力学性能,成功得到改性水性硝化纤维乳液。通过傅里叶变换红外光谱、热重分析、粒度仪、透射电子显微镜等方法研究了KH560含量对乳液及其胶膜性能的影响。结果表明,当KH560用量为0.200 g时,所得乳液及胶膜性能最佳,乳液为淡黄色且泛蓝光,平均粒径为75.73 nm,能自然存放超过90 d,其胶膜吸水率为4.5%,拉伸强度为13.2 MPa,断裂伸长率308.2%,耐水性、力学性能及热稳定性明显提高。

硝化纤维素/硝化甘油共混体系力学状态的温度依赖特性

为研究硝化纤维素(NC)/硝化甘油(NG)共混体系力学状态的温度依赖特性,采用动态力学性能实验和分子动力学模拟研究了温度对其宏微观力学状态的影响。结果表明,NC/NG共混体系的力学状态与NC分子链在不同温度下的运动状态密切相关,主要取决于链段运动需要的自由体积、热运动能力及其与NG分子间的作用力。NC/NG共混体系的两个力学松弛过程分别与自由体积的不连续变化和NC分子链链段运动的突然增强有关。

水性硝化纤维涂膜的热分解动力学

以硝化纤维(NC)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)三聚体、二羟甲基丙酸(DMPA)为原料,通过自乳化方法合成了水性硝化纤维(WNC)。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对目标产物的结构进行表征;采用热重法(TG)研究了WNC薄膜中硝化纤维基体的热分解行为;并分别采用Kissinger法、Ozawa法求解出热分解反应的活化能和频率因子等动力学常数,结合9种常用的动力学函数来判断WNC中硝化纤维基体的热分解机理函数。结果表明:水性硝化纤维基体的热稳定性明显提高,平均热分解活化能为221.31 kJ/mol、频率因子为1.108 2×1024s-1,热分解反应遵从Sigmoidal类型中的随机核化机理。

硝化纤维乳液的制备方法及其研究进展

综述了近年来硝化纤维乳液的主要制备方法,包括外乳化法、转相乳化法、种子乳液聚合法、自乳化法、化学改性法及互穿聚合物网络聚合法;介绍了每种方法的要素、特点及其研究进展;认为外乳化法产品稳定性最差,转相乳化法可改进的余地较小,种子乳液聚合乳化法最复杂,而自乳化法前景最为看好;建议我国加大该产品的研究力度。

有机硅改性水性硝化纤维乳液的研究

以甲基硅油对水性硝化纤维(WNC)进行改性,制备了改性水性硝化纤维乳液。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、粒径分析和热重分析(TGA)等测试手段,研究了IPDI三聚体(TriIPDI)、甲基硅油的含量对WNC乳液及其涂膜性能的影响。结果表明:当n(Tri-IPDI)∶n(NC)为0.50左右,w(甲基硅油)=7%时,乳液贮存稳定性良好,涂膜的耐水性、表面疏水性和热稳定性较未改性乳液涂膜都得到提高。

辐射棉纤维素对硝化纤维素性能的影响

目的研究用高能电子辐射预处理精制棉纤维素对制备的硝化纤维素性能的影响．方法用Ｎ２Ｏ５ＨＮＯ３体系硝化辐射后的棉纤维素，用粘度计法和偏光显微镜法分别测定硝化纤维素的粘度和含氮量．结果当棉纤维素的吸收剂量为０～１４ｋＧｙ时，硝化纤维素的粘度从０．５９８Ｐａ·ｓ降至０．０３６Ｐａ·ｓ，含氮量保持不变．结论棉纤维素的吸收剂量与硝化纤维素的粘度之间存在定量关系η＝３５４．８Ｄ－０．９７．在硝化条件一定时，不同的吸收剂量对硝化纤维素的含氮量及氮量均匀性没有影响．