不同碱/尿素水体系处理对纤维的影响

利用不同碱/尿素水体系对纤维进行了预处理.探讨了相同摩尔比时不同碱(NaOH、LiOH和KOH)/尿素水体系对纤维润胀性能的影响;同时,还采用光学显微镜、纤维质量分析仪和扫描电镜等对处理前后的纤维形态进行了分析,测定了处理前后纤维聚合度的变化情况,并使用傅里叶红外光谱对其进行了结构表征.研究结果表明:NaOH、LiOH和KOH等3种碱/尿素水体系均可提高纤维的润胀性能,经处理后3种纤维的纤维形态和各形态参数均发生了不同程度的变化,聚合度也均有降低.其中,NaOH/尿素水体系对纤维的润胀性能、纤维形态以及纤维聚合度的影响最大;经3种碱/尿素水体系处理后,纤维的分子结构并没有发生明显变化,但其结晶区却被部分破坏,并且Na纤维的结晶结构可能向纤维素Ⅱ转变.

4种天然纤维素在氢氧化钠/尿素/水体系中的溶解差异

研究了棉短绒浆、竹浆、阔叶木浆和针叶木浆(均为溶解浆)的纤维素在氢氧化钠/尿素/水体系中的溶解差异,棉短绒浆和竹浆的纤维素溶解后可形成均一的液相体系,而阔叶木浆和针叶木浆的纤维素溶液有分层现象,说明同等条件下棉短绒浆和竹浆的纤维素溶解度较大。4种天然纤维素再生后聚合度和结晶度均有一定程度的降低,棉短绒浆和竹浆的纤维素聚合度从549、624降低至474、555,分别降低了13.6%和11.1%;而针叶木浆和阔叶木浆再生后纤维素的聚合度降低不明显,分别从1067、1460降低至989、1419,只降低了7.3%和2.8%;棉短绒浆和竹浆再生后纤维素结晶度降低的幅度比较大,从66.5%和79.7%降低到18.8%和31.8%,分别降低了71.7%和60.1%;阔叶木浆和针叶木浆再生后纤维素结晶度降低的幅度较小,从76.4%和70.4%降低至62.5%和54.7%,分别降低了18.2%和22.3%;阔叶木浆和针叶木浆的纤维素由于聚合度较大,该体系不能降低其结晶度,因而其溶解度小于棉短绒浆和竹浆的纤维素。处理前后纤维素的红外光谱图基本一致,说明纤维素在该体系溶解过程中并未引入新的基团,氢氧化钠/尿素/水体系为非衍生化纤维素溶剂;处理后,几种样品纤维素Ⅰ的峰强度降低甚至消失,纤维素Ⅱ的峰开始出现,说明用该体系进行处理可使纤维素晶体结构发生转变。

纤维素非溶剂致相分离法制备锂电池隔膜的研究

本研究采用NaOH/尿素/硫脲溶解体系和非溶剂致相分离法制备再生纤维素锂电池隔膜,并比较其与市售聚烯烃Celgard 2400隔膜、纤维素隔膜的电化学性能。结果表明,再生纤维素锂电池隔膜的孔隙率为56.1%、平均孔径为305 nm,电解液吸液率为339%、保液率为68.9%、离子电导率为1.88 mS/cm;在0.5 C倍率下充放电循环100次后,比容量达156.55 mAh/g,库伦效率高于96%。市售Celgard 2400隔膜的离子电导率为0.43 mS/cm,在0.5 C倍率下进行100次充放电循环测试后,其比容量仅为74.26 mAh/g,库伦效率低于88%。与Celgard 2400隔膜相比,再生纤维素锂电池隔膜具有更高的孔隙率、更好的电解质润湿性、更低的内阻、更快的离子传输速度,以及可再生、环境友好等优点,在锂电池领域具有广阔的应用前景。

超声波处理对纤维素碱脲体系溶解性能的影响

采用碱/尿素/水体系、碱/尿素/硫脲/水体系分别制备纤维素溶液,在溶解的不同阶段用超声波进行处理,并利用光学显微镜、偏光显微镜和X射线衍射对溶解效果进行表征。研究结果表明:溶解之前对纤维素原料的超声波处理主要是对纤维形态结构和超分子结构的破坏,略微增大溶解度;溶解过程中对纤维素溶液超声波处理则可以强化润胀,促进分散,显著增大纤维素的溶解度;在碱/尿素/水体系中超声波对溶解的促进作用强于在碱/尿素/硫脲/水体系中。

纤维素/萘酐衍生物复合水凝胶的制备及其荧光性能研究

首先优化合成手段合成了不同位点上具有不同取代基的萘酐衍生物(DNA和DPN),然后用绿色溶剂氢氧化锂(LiOH)/尿素/水溶解纤维素,并通过工艺简单的化学交联水凝胶制备方法,首次制备了纤维素/DNA复合水凝胶(DNACH)和纤维素/DPN复合水凝胶(DPNCH),并通过紫外分光光度计测定纤维素荧光紫外吸收光谱,利用荧光光谱仪测定其荧光发射光谱,研究了随着时间变化,荧光纤维素水凝胶的发射光谱的变化。结果表明,杂化荧光水凝胶与荧光小分子在紫外谱图上有较大的波长位移变化,证明了新的体系的生成。DNACH、DPNCH荧光杂化水凝胶的最大荧光发射对应的波长分别为540、570nm,所对应的掺杂浓度均为2×10^(-4) mol/L。在同一掺杂浓度下,DPNCH具有最大荧光发射强度,这与DPN小分子的推电子基团和大的共轭结构有关,因此DPN小分子在制备具有高荧光的纤维素杂化材料时是很好的备选材料。

天然纤维素微球的高压静电喷雾法制备及喷雾模式研究

以天然纤维素的碱/尿素/水溶液为原料,通过高压静电喷雾法制备了再生纤维素微球。研究发现施加电压会引起静电喷雾模式的转换并会影响相应微球的粒径和粒径分布;不同接收区域接受的微球的平均粒径存在一定差异,表明不同区域的电场对不同粒径的微球产品有一定的筛分作用。通过调控喷雾模式和选择接收区域可以得到粒径均一的纤维素微球产品。当电压在10 kV时,液滴喷射状态呈现稳定的"Cone-jet"模式,纤维素微球粒径均一,平均粒径为111μm,中心区域和边缘区域接收的微球平均粒径接近,是制备均一再生纤维素微球的理想静电喷雾模式。

秸秆基气凝胶的制备

以高粱秸秆为原料,经粉碎、球磨处理后,采用过氧化氢/氢氧化钠体系对秸秆进行预处理,处理后的秸秆在低温下溶解于氢氧化钠/尿素/硫脲/水体系中,通过溶剂置换、冷冻干燥制得纤维素气凝胶;考察了溶剂体系中氢氧化钠、尿素、硫脲用量对秸秆溶解效果的影响及温度对气凝胶制备过程和形成的气凝胶结构的影响。结果表明,预处理后秸秆的溶剂体系最佳配比为氢氧化钠7%、尿素9%、硫脲10%,0℃时该体系中预处理后的秸秆溶解度可达56.4%。扫描电镜(SEM)和物理吸附分析仪(DET)表征结果表明,制得的气凝胶具有三维网状结构。

抗菌性纤维素/纳米银复合膜的制备及表征

利用新型碱脲溶剂溶解纤维素,与具有天然抗菌性能的纳米银(Ag NPs)结合,制备得到抗菌性的纤维素/纳米银复合膜材料。利用纤维素与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)之间的氢键相互作用,选用PVP作为分散剂和保护剂,用传统还原法制备得到纳米银溶液,与纤维素溶液复合,经再生成膜。通过紫外分光光度计、透射电镜(TEM)、固体核磁13C CP/MAS NMR对纳米银和纤维素/纳米银复合膜的结构进行表征。结果表明,纳米银对纤维素的结构基本无影响,而PVP与纤维素之间存在较强的氢键作用使纳米银可在纤维素复合膜中稳定存在。该复合膜具有良好的力学性能。抗菌性测试结果表明,纤维素/纳米银复合膜具有极佳的抗菌性能,对大肠杆菌的抗菌活性在3以上,灭菌率高达99.9%。