聚丙烯酸/木质纳米纤维素晶体/碱性副品红复合纤维材料的制备与pH响应性能研究

采用静电纺丝技术,以木质纳米纤维素晶体(CNC)、聚丙烯酸(PAA)和碱性副品红(BF)为原料,经高温处理,添加戊二醛(GA)进行交联,制得pH响应性PAA/CNC/BF复合纤维材料。探究了复合样品的力学强度、交联度、颜色变化、溶胀效果,确定并优化了复合纤维材料的原料与配方,系统地研究了复合材料的多元复合机理与刺激(pH)-响应(色变与形变)机制。结果表明:CNC在极大增强PAA复合纤维材料力学性能的同时,还改善了该材料在后续高温处理、溶胀与酸碱测试等过程中所体现的纤维取向性。而经交联热处理最终制得的PAA/CNC/BF复合纤维材料能在不同pH溶液中,迅速且精准地实现其颜色、尺寸、形状、质量等可逆性转换。

旧报纸基含木质素CNC和CNF的综合制备与表征

本研究以旧报纸为原料,采用硫酸水解法制备了含木质素纤维素纳米晶体(LCNC),随后利用超声辅助球磨法将酸解沉淀的木质纤维素固体残渣(LCSR)解纤成含木质素纤维素纳米纤丝(LCNF),实现了LCNC和LCNF的综合制备,综合产率高达85%以上。采用多种手段对LCNC和LCNF样品的结构特性进行分析表征。结果表明,LCNC呈棒状晶体结构,LCNF呈长丝状结构,木质素以球状颗粒存在于LCNC和LCNF中。LCNC平均长度和宽度分别为143.6和24.8 nm,LCNF的平均直径为16.2 nm。X射线衍射仪(XRD)结果显示LCNC和LCNF均保留纤维素Ⅰ型结构,且木质素含量越高,其结晶度越低。同时,木质素本身的高疏水性和热稳定性使得木质素含量大的LCNC和LCNF具有更好的疏水性和热稳定性。