高温高浓碱-DMSO-尿素体系对亚麻细纱改性研究

采用高温高质量分数碱-DMSO-尿素体系对亚麻细纱进行预处理,采用统一目标函数优化法和中心组合设计(CCD)响应面优化法,确定最佳的亚麻细纱预处理工艺。对于亚麻纱改性,当DMSO质量分数为50%、碱的质量分数为50%时,亚麻纤维的预处理效果最好。最佳预处理工艺为:氢氧化钠质量分数10%、DMSO质量分数10%、尿素质量分数5%、处理温度95 ℃、处理时间90 min、浴比为1∶15。采用最佳预处理工艺对细纱预处理,纱线的可纺性明显提高、断裂强力下降、断裂伸长率增大、断裂强力和断裂伸长不匀率增大、纱线条干不匀率减小、纱线直径变大、毛羽增多、耐磨性变差。

碱/尿素预处理的纤维素纤维塑化改性处理研究

本研究采用碱/尿素体系在不同温度下分别对阔叶木浆、针叶木浆和竹浆纤维进行润胀预处理,并通过四因素三水平正交实验,探究了甘油、甲酰胺和柠檬酸三乙酯3种塑化剂在不同塑化温度、塑化剂质量分数及塑化时间下对纤维的塑化改性效果。结果表明,在10℃下,碱/尿素体系预处理的针叶木浆纤维具有最高的润胀程度,有利于进一步塑化改性处理;本实验的最佳塑化改性处理条件为:甲酰胺质量分数30%,塑化温度25℃,塑化时间5 h。在该条件下制备的塑化纤维有望在特定领域作为塑料的替代材料。

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.

碱/尿素溶解体系制备氮掺杂活性炭及其电化学性能研究

以杉木屑为原料,三聚氰胺固体废弃物(OAT)为氮源,基于碱/尿素体系溶解纤维素,通过一步热解制备氮掺杂活性炭,并考察活化温度和OAT加入量对活性炭的吸附性能和电化学性能的影响。通过X射线光电子能谱(XPS)和比表面积分析仪分析材料的表面结构和孔结构;采用循环伏安(CV)、恒流充放电(GCD)和交流阻抗(EIS)等测试手段表征其电化学性能。研究结果表明:随着OAT质量分数的增加,活性炭样品得率和吸附性能先增加后减小;OAT的添加有利于提高氮掺杂活性炭的得率、氮含量、吸附性能和电化学性能;炭材料的比表面积及其孔隙结构促进活性炭样品电化学性能的提升。当活化温度900℃,OAT质量分数为15%下,制备的氮掺杂活性炭的得率为34.2%,碘吸附值为1116 mg/g,亚甲基蓝吸附值为165 mg/g,比表面积为1324 m^(2)/g,含氮量3.5%。在6 mol/L KOH电解液中,当电流密度1 A/g时,比电容可达193 F/g。

基于碱/尿素溶解体系的自黏结颗粒活性炭的制备

基于碱/尿素体系的纤维素大分子溶解机理,以杉木屑为原料制备自黏结颗粒活性炭;讨论了不同活化温度、碱/尿素比例和有无冷冻条件对颗粒活性炭耐磨强度和吸附性能的影响。结果表明:随着活化温度升高,活性炭的耐磨强度和吸附性能逐渐提高;在碱和尿素的共同作用下,冷冻有利于促进活性炭孔隙结构发达,吸附性能提高。在活化温度900℃、碱/尿素质量比14∶36且冷冻12 h的最佳条件下,颗粒活性炭的耐磨强度、碘吸附值、亚甲基蓝吸附值、比表面积、总孔容积和平均孔径分别为99.12%、1204 mg/g、232 mg/g、1365 m2/g、0.86 cm3/g和2.46 nm。

不同针叶木化学浆在碱尿素水溶液体系中溶解行为的研究

以用于生产黏胶纤维的漂白针叶木硫酸盐浆(BSK)和硫酸盐法针叶木溶解浆为原料,通过测定纸浆纤维-纤维素-溶剂(7%NaOH/12%尿素水溶液)溶解体系的透光率及溶解生成的纤维素溶液的黏度、观察纸浆纤维冷冻过程的微观形态、分析溶解前后纸浆纤维长度和宽度的变化、检测未溶部分的X射线衍射谱图,研究对比了这两种浆在7%NaOH/12%尿素水溶液体系中溶解行为的差异。结果表明,相同浆浓下,聚合度高的漂白针叶木硫酸盐浆在7%NaOH/12%尿素水溶液中溶解后体系的透明度比聚合度低的针叶木溶解浆体系的高,前者溶解生成的纤维素溶液的黏度大于后者溶解生成的纤维素溶液的黏度,即纤维素含量高、聚合度低的溶解浆反而较难溶解在7%NaOH/12%尿素水溶液中。针叶木硫酸盐浆溶解后纤维变短且变粗,而针叶木溶解浆因大部分短小纤维被溶解导致溶解后纤维的平均长度变长,且宽度变化较小。针叶木硫酸盐浆保留了完整的纹孔结构,溶剂渗透性较好,其溶解效果优于在制浆过程中细胞壁经受严重破坏的针叶木溶解浆的溶解效果。

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。

不同溶解再生方式对壳聚糖膜结构及性能的影响

本研究比较了酸溶-碱中和(CS-Na)、碱/尿素体系低温溶解-热诱导(CS-60℃)、碱/尿素体系低温溶解-乙醇絮凝(CS-C_(2)H_(6)O)3种方法对所制备壳聚糖膜性能(机械强度、透光率、水蒸气透过率)及结构(基团变化、结晶结构、微观结构)的影响规律。结果表明,CS-Na的拉伸强度为0.064 MPa,断裂伸长率为34.72%,碱/尿素体系所制备的两种壳聚糖膜拉伸强度和断裂伸长率均有明显的提升,表明碱/尿素体系所制备的壳聚糖膜具有更好的机械性能;在紫外光区内,CS-C_(2)H_(6)O的透光率最强,CS-60℃的透光率次之,CS-Na的透光率最弱,表明3种壳聚糖膜均具有良好的阻挡紫外线的能力;3种壳聚糖膜的水蒸气透过率在饱和NaCl和饱和MgCl2条件下均呈现出CS-60℃<CS-C_(2)H_(6)O<CS-Na,表明碱/尿素体系溶解壳聚糖经热诱导后所形成的壳聚糖膜具有最好的水蒸气阻挡能力。红外光谱图和X射线衍射图显示,碱/尿素体系能最大程度增强壳聚糖分子间氢键的相互作用;酸溶壳聚糖和碱/尿素体系溶解壳聚糖所制备的壳聚糖膜在溶解-再生过程中均发生了分子链重排,且碱/尿素体系-60℃热水浴处理更有利于壳聚糖膜纳米纤维结构的形成。扫描电镜结果表明,CS-60℃相较于CS-C_(2)H_(6)O、CS-Na两种膜的横截面呈现出更加致密均匀的多孔结构,其表面也更加平整光滑。综合表明,CS-60℃具有更强的机械性能和更加均匀紧凑的多孔结构。因此,碱/尿素体系溶解壳聚糖在热水浴条件下所制备的高强度壳聚糖膜在食品包装等方面具有更好的应用前景。

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。