壬酸增塑改性明胶膜的制备及性能研究

可生物降解塑料的研发对于实现“双碳”目标具有重要的意义和价值。以明胶为原材料,通过壬酸增塑、双醛淀粉交联和热压处理相结合的方法制得明胶膜,探究壬酸增塑和热压处理对双醛淀粉交联的明胶膜结构和性能的影响。结果表明,当壬酸添加比例为20%时,改性的明胶膜表面光滑、结构致密,具有最高的抗张强度和较低的断裂伸长率、水蒸气透过率和溶胀性能。经过11 min的热压处理后,明胶膜表现出良好的耐水性和力学性能,且在土壤中被降解22 d后仍然能够维持较完整的薄膜形貌,降解34 d后其质量损失超80%。基于壬酸增塑、双醛淀粉交联和热压处理制备的明胶膜机械强度高、耐水性好且可生物降解,其为环境友好蛋白塑料的研发提供了有益策略。

己烯醛纳米乳工艺优化及其对壳聚糖薄膜的影响

为解决己烯醛在应用方面水不溶性、性质不稳定等问题,以吐温-80、黄原胶共同稳定乳液,采用高速剪切-超声破碎法制备己烯醛纳米乳。以粒径、多分散指数为指标,通过单因素、正交试验优化了制备纳米乳的工艺参数,并对其进行表征。当吐温-80、黄原胶质量分数分别为2%、0.3%,己烯醛体积分数8%,超声8 min时,该纳米乳的粒径、多分散指数最小,稳定性最强。纳米乳在处理温度-20~50℃,pH值2~10,离子浓度100~500 mmol/L的条件下均表现出良好稳定性。此外,纳米乳抑菌性能增强,表明乳化体系可提高己烯醛利用率。最后将乳液与壳聚糖复合制备复合膜,改善了壳聚糖膜的阻水、抑菌性能,拓宽了壳聚糖膜和己烯醛的应用范围。

生物基聚氨酯阻燃改性的研究进展

对当前生物基聚氨酯的制备及阻燃改性研究进展进行了综述,分析其弊端,并指出了今后发展的方向。归纳生物基聚氨酯制备方法的研究现状,包括各种阻燃剂的基本特性、应用效果和发展前景。目前植物油基多元醇可有效代替传统工业合成石油基多元醇作为原料合成生物基聚氨酯,但仍存在一些局限性,如聚氨酯存在的易燃及其发烟量大的弊端,研究成果的实际应用转化率不高,其环保与安全属性可进一步提升等,因此,针对上述问题进行深入研究,对未来聚氨酯材料的发展有重要意义。聚氨酯应用范围很广,对其进行阻燃改性的研究将会有较大的发展空间和应用价值。

紫胶树脂-羟丙基甲基纤维素复合膜的热分解动力学试验

紫胶树脂(SHL)-羟丙基甲基纤维素(HPMC)复合膜是基于改善紫胶树脂亲水性、成膜的致密性而利用HPMC的亲水性凝胶骨架所制备的一种复合材料,为探究该复合材料在加热条件下的热分解行为及相关数据,采用热分解动力学研究方法,以氧气为吹扫气,监测复合膜由室温至高温条件范围内的热质量(TG)和差示扫描量热(DSC)曲线,利用相关软件绘制相应的微分热质量(DTG)曲线,分析复合膜热分解过程的特征参数变化;根据TG、DTG曲线,采用Kissinger法、Starink法计算复合膜的热分解活化能,对计算结果进行了线性相关性检验;应用Malek法计算并推断复合膜的热分解数学模型。结果表明:SHL-HPMC复合膜的热分解过程分两步进行,且热分解反应过程中,体系的放热量高于吸热量;由于SLR-HPMC复合膜具有聚合物特性,其热分解反应最大分解速率温度随升温速率的增大而增大;Kissinger法和Starink法的计算结果具有密切的线性相关性,其计算的热分解反应活化能分别为441.310 kJ/mol和349.410 kJ/mol;Malek法计算结果表明:SLR-HPMC复合膜的热分解反应最接近于J-M-A方程,其热分解反应机理为随机成核和随后生长。SLR-HPMC复合膜在10、15、20、25℃/min升温速率时粘流转变的起始、峰值及终止温度平均值分别为57.0、67.8、81.1℃,相应升温速率时的粘流转变热量变化均值为475.9 mJ。

内蒙古褐煤腐植酸提取工艺研究

采用内蒙古褐煤为原料,通过碱溶酸析法提取腐植酸,研究加碱量与煤样质量比(简称加碱质量分数)、反应温度、反应时间、碱液与煤样质量比(简称碱煤质量比)和酸析时pH值对提取的腐植酸在煤样中的质量分数(简称腐植酸质量分数)的影响,并利用红外光谱技术分析煤样和腐植酸的基本结构组成。结果表明:提取腐植酸工艺的最佳条件为加碱质量分数16%,反应温度100℃,反应时间2.0 h,碱煤质量比8∶1,酸析pH值为1.0时,褐煤中腐植酸的质量分数为63.52%。

木质素基复合膜材料的制备及应用研究进展

木质素作为一种储量丰富、可再生的天然高分子化合物,可与多种聚合物结合,赋予其抗氧化、防紫外、抗菌等性能,但木质素结构的复杂性和异质性限制了其高值化应用。近年来,木质素的改性处理以及木质素衍生的复合薄膜在基础研究和实际应用方面得到了广泛关注。综述了多种具有特定功能(热稳定、抗氧化、紫外屏蔽等)的高附加值木质素基复合膜材料,首先介绍了木质素的结构、特性以及常用的改性方法,其次总结了木质素基复合膜材料的制备及其在食品包装、紫外防护、吸附处理等方面的应用,最后讨论了木质素基复合膜材料面临的主要问题,为环境友好型多功能膜材料的未来发展提供一定的参考。

紫胶树脂玻璃化转变温度的测定及其对贮存稳定性的影响

作为聚合物的紫胶树脂应该具有玻璃化转变温度(T g),但始终未能明确,确切的T g将能够解释紫胶树脂的贮存不稳定性问题并指导其贮存温度条件。为验证其玻璃化转变温度,通过聚合物的玻璃化转变研究方法及理论,应用X射线衍射法(X-ray Diffraction,XRD)、差示扫描量热法(Differential Scanning Calorimetry,DSC)和动态热机械分析法(Dynamic Thermomechanical Analysis,DMA)对紫胶树脂的玻璃化转变T g值进行了验证实验。由XRD图及2.93%的结晶度计算结果证实紫胶树脂属非晶态聚合物,其5次DSC二次升温扫描曲线中表现出0.071 J/(g·K)的平均比热容差,结合其DMA曲线中的储能模量在36.0℃处的拐点、耗能模量在19.5℃处、损耗因子在36.9℃处的峰值温度,共同证实了紫胶树脂存在玻璃化转变及T g,其T g值在DSC和DMA测试条件下分别为27.3℃和36.0℃;根据紫胶树脂的玻璃化转变及T g温度,对其贮存不稳定性问题的解释为:当贮存温度低于其T g时,由于物理老化作用会导致其性质变异,但仍可相对较长时间贮存,当温度高于其T g时,由于接有活性端基的链段可以运动使得紫胶树脂更易发生活性端基间反应,致使紫胶树脂的贮存时间缩短,利用此点可指导紫胶及紫胶树脂的贮存温度条件,即应低于其T g温度。

聚多巴胺抗紫外特性及其应用

从化学结构、物理特性和生物保护方面阐述聚多巴胺(PDA)的抗紫外机制,总结了基于多巴胺自聚合制备纳米颗粒、贻贝胶囊、表面涂层的方法,将PDA抗紫外基材的应用场景按抗紫外膜、涂层、凝胶以及防晒制剂分类归纳,为进一步探究PDA抗紫外机理、扩展PDA复合材料应用提供参考。

天然可生物降解聚合物壁材在微胶囊中的应用

微胶囊是指由高分子材料包埋而成的具有蛋壳式的微型容器,这种结构具有提高芯材的稳定性和控制芯材缓慢释放的能力。壁材对微胶囊的性能有至关重要的影响,但在倡导绿色可持续发展理念的今天,以天然可生物降解聚合物为壁材的微胶囊得到了更为广泛的关注。天然可生物降解聚合物具有微胶囊壁材所需的机械强度、溶解度、乳化性和稳定性等特性,所制备的微胶囊在医疗、药物、食品以及化妆品等行业有广阔的应用前景。用于微胶囊壁材的天然可生物降解聚合物主要分为多糖类、蛋白质类及脂类三种类型,本文综述了近年来天然可生物降解聚合物壁材的相关文献,详细讨论了各种壁材的功能特性、封装原理、微囊化技术和应用场景。总结指出,成本相对较低的多糖类物质制备的微胶囊水分散性更好,释放速率更快且芯材的利用度更高;而蛋白质类物质乳化性能突出,制备的微胶囊通常具有更高的包封效率和装载量;脂类物质在包封亲水性物质方面具有良好的特性。在工业化制备微胶囊的过程中,采用天然可生物降解聚合物复合壁材可能会逐渐成为主流。对现有天然可生物降解聚合物进行无害化改性,最终通过分子自组装实现对芯材的有效包封已经成为最新的研究热点。

木质素基控释材料及其在药物输送和肥料控释中的应用

木质素作为储量仅次于纤维素的第二大生物质资源和重要的芳香族可再生资源,目前主要作为纤维素利用的副产物大量废弃,引发严重的资源浪费和环境污染。木质素资源开发和高值利用不仅可以减少直接燃烧造成的环境污染,而且对于实现生物质资源的全链条应用、提升生物质资源开发应用的可行性、可持续性和经济性具有重要意义。木质素结构中丰富的官能团和化学反应活性位点,及其作为生物质材料固有的可降解性和生物相容性,使其在生物医药和绿色可持续农业领域受到了广泛的关注和研究,也使其成为药物和绿色肥料提质增效和可控释放的理想载体。本文从木质素的结构特点出发,介绍了木质素及其改性材料在生物医药和绿色农业肥料中的应用基础,阐述了木质素在药物智能给送和肥料缓控释放领域的研究和应用进展,并分析了这些应用中存在的挑战以及未来值得关注的研究方向,以期为木质素资源化利用和缓控释材料的设计开发提供有益参考。

基于温敏改性纳米纤维素的复合水凝胶薄膜的制备及其分子透过性能

利用溴代—接枝两步法将N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)接枝聚合到纤维素纳米微晶(CNCs)表面,制备得到PNIPAAm改性的CNCs(P-CNCs),并将该P-CNCs分散于海藻酸钠(SA)基体中,得到复合水凝胶薄膜。对改性P-CNCs进行了结构和性能的表征,并研究了P-CNCs的温度响应特性对复合水凝胶薄膜分子透过性能影响。结果表明,改性P-CNCs保持了棒状结构但相比于CNCs直径变大,晶型保持不变但是结晶度降低。当环境温度高于低临界转变温度(LCST)时,P-CNCs悬浮液的透光率增大。添加P-CNCs制备的复合水凝胶薄膜,其热稳定性相比与其他水凝胶薄膜有所提高。当环境温度≥LCST时,添加P-CNCs的复合水凝胶薄膜的水蒸气透过性相比环境温度25℃时明显提高,300 min后水蒸气透过量相比提高了17%;而相比于添加CNCs的水凝胶薄膜,其相同时间下的水蒸气透过量提高了28.6%。亚甲基蓝分子透过性实验表明,在环境温度≥LCST的条件下,添加P-CNCs的复合水凝胶薄膜其分子透过速度要显著大于添加未改性CNCs的水凝胶薄膜,且分子透过速度随着P-CNCs添加量的增大而增大。

基于壳聚糖的纳米纤维膜在空气过滤及油水分离领域的应用

利用壳聚糖(CS)的天然抗菌性制备一种具有高效低阻的空气过滤抗菌纳米纤维膜。为提升CS的可纺性能,对CS进行碱处理以降低黏度。以碱处理后的CS和聚乙烯醇(PVA)为原料,通过静电纺丝技术制备CS/PVA纳米纤维膜,并对CS/PVA纤维膜的过滤性能、抗菌性能和油水分离性能进行测试。结果表明:碱处理未改变CS的化学结构,并且CS溶液的黏度随碱处理时间的增加而下降。当CS碱处理时间为12 h时,得到的CS/PVA纤维膜兼具高过滤效率(99.93%)和低滤阻(77 Pa),并且表现出良好的抗菌性能,对金黄色葡萄球菌的抑菌率达50%以上;该纤维膜用于油水分离试验时,纤维膜对食用油、石蜡油和正庚烷的分离效率依次为99.19%、99.81%和99.90%,对润滑油的分离效率为90.82%;5次油水分离循环后仍具有96%以上的油水分离效率。

沸石的疏水改性及其对有机物的吸附性能

以天然沸石为原料,通过NaOH溶液碱处理进行致孔、十六烷基三甲氧基硅烷作为偶联剂进行疏水改性制备了疏水性多孔沸石。通过红外光谱、X射线衍射和扫描电镜等对疏水性多孔沸石的物理化学结构进行了表征,研究了十六烷基三甲氧基硅烷的浓度、反应时间和反应温度对疏水性多孔性沸石水接触角的影响,并研究了其对大豆油、煤油、甲苯、柴油等有机物的吸附性能。研究结果表明,在十六烷基三甲氧基硅烷质量分数6%、改性温度80℃、改性时间10h的条件下,疏水性多孔沸石的水接触角最大为156°。疏水性多孔沸石对多种有机物具有很好的吸附容量,其中对煤油的吸附能力最大为1.25g/g,较天然沸石的吸附能力提高了325%,并且在循环使用6次后吸附容量仍在1.14g/g以上,具有良好的使用稳定性和循环利用性能。

壳聚糖基抗氧化功能复合膜的制备与性能

开发了一种兼具抗氧化功能的包装材料。以壳聚糖(CS)为成膜基底,分别添加甘油(GLY)、明胶(GEL)、聚乙烯醇(PVAL)三种不同的增塑剂,采用流延法制备三种复合膜;然后分别添加姜黄素(CUR)、玫瑰茄花青素(REA)作为功能性物质,采用流延法制备六种抗氧化膜。探讨9种膜的物理性能、微观结构及抗氧化等差异。结果表明:CUR,REA的加入提高复合膜的拉伸强度(TS)和断裂伸长率(EAB),CS/PVAL/REA膜(CPR)的TS最大,为71.417 MPa,CS/GLY/CUR膜(CGU)的EAB最大,为66.771%。红外光谱结果显示CUR,REA中的羟基可与成膜基材间形成氢键,导致键能改变,而化学成分未发生变化。扫描电镜结果表明:CUR加入后,膜中的组分交联被破坏,而REA的加入使得膜结构变得更加紧致均匀。CUR,REA均提高了复合膜的抗氧化能力,且REA效果更好,CS/GEL/REA膜(CER)的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除能力达到63.97%。研究表明,将CUR,REA用于包装材料,可赋予包装膜抗氧化功能,且添加水溶性REA的抗氧化效果优于脂溶性的CUR。

秸秆腐熟菌剂用量对土壤性质及小麦产量的影响

为明确秸秆腐熟菌剂用量对小麦产量及土壤性质的影响,在河北省宁晋县原种场,玉米-小麦轮作区玉米秸秆全量还田基础上设置22.5 kg/hm^(2)(T1)、45.0 kg/hm^(2)(T2)、67.5 kg/hm^(2)(T3)3个秸秆腐熟菌剂用量,以不施用菌剂为对照(CK),研究小麦收获期土壤理化性质、酶活性和可培养微生物数量以及小麦产量的变化。结果表明:与CK比,施用秸秆腐熟菌剂对土壤容重和最大持水量无显著影响,但随施用年限增长和施用量增加土壤容重逐渐下降、最大持水量有所增加。第3年时,CK的土壤容重高于3个菌剂处理,T3的土壤最大持水量最高为31.28%。施用秸秆腐熟菌剂增加土壤有效磷、速效钾含量,第3年T3处理土壤有效磷和速效钾含量显著高于CK。施用67.5 kg/hm^(2)秸秆腐熟菌剂的土壤纤维素酶活性随施用年限增加而增强,到第3年时显著高于CK、T1、T2。第1年施用秸秆腐熟菌剂处理的细菌数量较CK增加1.69%~5.08%,第3年时T3的土壤细菌数量显著高于CK、T1和T253.89%~81.05%。第3年时,土壤微生物种群发生变化,T3的土壤微生物菌群丰度增多,其中黏球菌目(Myxococcales)、小群(Subgroup_6)、β-变形菌目(Betaproteobateriales)丰度高于CK、T1、T2。秸秆腐熟菌剂施用3年小麦产量平均高于CK5.50%~10.44%。根据以上结果,连续3年小麦-玉米轮作体系下,秸秆全量还田配施67.5 kg/hm^(2)秸秆腐熟菌剂能有效改良土壤、提高小麦产量。

从营口对虾虾壳制备壳聚糖的研究

以营口本地对虾虾壳为原料,用稀HCI和NaOH溶液分别脱去钙和蛋白质及脂肪得到甲壳素样品,使用浓碱加热处理得到壳聚糖。通正交试验设计计优化了壳聚糖的制备过程。结果表明壳聚糖制备的最佳条件是先用稀酸脱盐,再用稀碱脱蛋白得到甲壳素,随后用45%NaOH溶液,在95℃、反应时间6 h下得到壳聚糖。自制壳聚糖与市售壳聚糖的红外光谱图一致。用酸碱滴定法和红外光谱法分别测定了样品的脱乙酰度。重量法测定壳聚糖的水分。乌氏粘度计测定壳聚糖大的平均相对分子质量。所得壳聚糖的水分含量为14%,脱乙酰度为74%,平均相对分子质量为4.30×10^(4)。

组织工程用壳聚糖研究进展

壳聚糖由于具有低细胞毒性、生物可降解性和生物活性而在组织工程中得到广泛的应用。综述了壳聚糖在软骨组织、骨组织、皮肤组织等方面的应用现状,重点分析了壳聚糖在组织工程移植应用中存在的问题及原因,并对这些问题的研究现状作了简述。最后提出了建立壳聚糖中的杂质蛋白的检测方法及壳聚糖纯化工艺,开发可达到组织工程医疗产品要求的组织工程用壳聚糖是研究重点之一。

水热条件下棉纤维的结构演变特性

为了研究棉纤维的水热行为,以微晶纤维素和葡萄糖为模型化合物,探讨水热条件下棉纤维的碳化过程及结构演变特性。分别利用HPLC、SEM、XRD、FTIR、XPS及EA对水热液相主要产物和水热焦炭的结构及性质进行了表征分析。结果表明,棉纤维可在水热条件下碳化形成炭微球,碳化产物与微晶纤维素和葡萄糖的水热碳化产物具有类似的晶体结构和含氧官能团,但产物形貌结构与性能较差;葡萄糖是棉纤维水解碳化成球的重要中间产物;棉纤维水解为葡萄糖的收率较低,只有部分棉纤维水解为单糖,进而产生两种不同的碳化路径,主要产物形貌为不规则颗粒物。

钻井液用环保型极压润滑剂的制备及特性评价

由环保型抗温基础油EBO-1、环保型纳米氮化硼抗磨添加剂NBJ及复合表面活性剂EMF,制备了一种环保型钻井液用抗磨润滑剂AWR,通过荧光级别检测、生物降解性测试、生物毒性检测及润滑剂润滑性能综合评价等表明,润滑剂AWR的沉降稳定性较好,无刺激性气味,荧光级别1～2级,生物降解性良好,无生物毒性,可抗温160℃,且润滑剂AWR的润滑性能优于目前常用的钻井液用极压润滑剂,极压膜强度较高,润滑持效性好,与淡水钻井液和盐水钻井液均具有良好的配伍性。

壳聚糖的制备与固发胶的生产

本文对传统的壳聚糖生产工艺进行了改进，从新工艺可以得到高质量、低成本的壳聚糖产品。从制得的壳聚糖生产取代了化学固发胶的生物固发胶产品。