纳米纤丝纤维素透明膜的物性研究

纳米纤丝纤维素透明膜应用潜力巨大,膜基础测量对其应用非常重要。采用TEMPO氧化针叶浆制备纳米纤丝纤维素,随后铸膜,研究不同定量条件下,纳米纤丝纤维素透明膜的物性。SEM图表明,所有纳米纤丝纤维素透明膜呈层状结构,结构致密。纳米纤丝纤维素透明膜空气阻隔性优秀,膜密度约1.4g/cm3。同时检测了膜抗张强度和水蒸汽透过率。

纳米纤丝纤维素作为纸张添加剂或涂布原料

现在,纳米纤丝纤维素(CNF)因为其具有广阔的应用空间和巨大的商业利益而被广泛使用。新型制备工艺和预处理工艺可以减少CNF产品的能源消耗。本文对CNF在制浆造纸领域的应用进行总结和讨论,尤其是CNF作为纸张添加剂或者涂布原料的使用情况。CNF直接加入纸浆,使用相对较低量的CNF同时再加入适当助留剂,这样可以避免滤水时的相关潜在问题。在保持纸张强度的条件下添加CNF,能够降低使用的浆料质量或者增加填料用量。使用CNF作为涂布原料,主要是为了提高纸张表面平滑度和增强纸张阻隔性能,该过程所面临的问题主要是CNF涂料的高水分含量和CNF阻隔的低吸水性。在制浆造纸应用领域,CNF的商业化进程还需要进行更加深入的研究。

聚乙烯醇／纳米纤丝纤维素高阻隔复合薄膜的制备与性能研究

将纳米纤丝纤维素（NFC）加入到聚乙烯醇（PVA）中制备PVA／NFC复合薄膜，考察NFC对复合薄膜氧气阻隔性能、水蒸气阻隔性能、透光率以及强度性能的影响。结果表明，NFC能够有效增强复合薄膜的氧气以及水蒸气阻隔性能，对薄膜的透光率无明显影响，对薄膜的拉伸强度性能有明显的提升。制备的PVA／NFC复合薄膜具有优异的氧气阻隔性能和水蒸气阻隔性能，氧气透过量和水蒸气透过量分别可达0．072cm3/（m2·24h·0．1MPa）和0．45g/（m2·24h），透光率达到89％，有望实现在绿色高阻隔包装材料领域的应用。

纳米纤丝纤维素防油剂在食品防油纸中的应用

纳米纤丝纤维素(NFC)通过喷涂的方式附着在食品防油原纸表面,当喷涂量为6.16 g/m^(2)时,食品防油纸的防油等级为12级。NFC与喷雾淀粉复配制备的防油剂在NFC与喷雾淀粉的质量比为5:5时,食品防油纸的防油等级可以达到10级。该防油剂生物可降解,有望实现在食品防油纸中的应用。

阳离子纳米纤丝纤维素制备工艺优化

本研究中对阳离子纳米纤维素制备过程中碱用量,乙醇用量,醚化剂用量对所制备的NFC阳离子度的影响进行了研究。研究结果显示,电荷密度在碱用量小于10%时随碱用量增大而增大,大于10%时随碱用量增大而减小,而电荷密度则随着乙醇用量的增大而增大并于1.5∶1时趋于平缓,醚化剂用量越大则电荷密度也越大,并最终确定了NFC的最佳用量为:碱用量10%,V(乙醇)∶V(水)=1∶1,m(醚化剂)∶m(纤维)=2∶1。

含木质素的纤维素纳米纤丝的预处理工艺及研究进展

本文重点介绍了制备含木质素的纤维素纳米纤丝的预处理工艺及特点,包括酸法、碱法、2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(TEMPO)氧化法、酶法和低共熔溶剂法等预处理技术,总结了制备的含木质素的纤维素纳米纤丝的特性,并展望了含木质素的纤维素纳米纤丝制备和应用的未来发展方向。

纤维素纳米纤丝/普鲁兰酶体系对淀粉膜性能的影响研究

本研究分析了纤维素纳米纤丝(CNF)/普鲁兰酶(Pul)体系对淀粉膜性能的影响。结果表明,CNF/Pul体系处理后的淀粉具有更高的短程有序性及更多的双螺旋结构,且淀粉晶型中出现了B型特征峰。CNF/Pul体系处理后得到的淀粉膜具有良好的表面均匀性和机械性能,该膜的拉伸强度从2.44 MPa(Nature-StF)增至7.32 MPa(CNF/Pul-StF),增加了2倍。光/水蒸气透过率测试结果表明,CNF/Pul体系处理后的淀粉膜具有更好的光学透过性,且对水蒸气阻隔性能有一定的增强作用。CNF/Pul体系处理后淀粉膜的光学透过率从49.3%~51.2%(Nature-StF)增至56.1%~60.1%(CNF/Pul-StF),且水蒸气透过系数从9.26×10^(−12)g·cm/(Pa·s·cm^(2))(Nature-StF)减至6.33×10^(−12)g·cm/(Pa·s·cm^(2))(CNF/Pul-StF)。

羧基化纤维素纳米纤丝对单片层蒙脱土分散性能的研究

本研究使用纤维素纳米纤丝(CNF)作为分散剂制备分散稳定的单片层蒙脱土(MMT)分散液,探究了CNF羧基含量和长径比对单片层MMT分散液的分散稳定性、平均粒径、黏度和得率的影响。结果表明,2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧化物(TEMPO)氧化的CNF(TOCNF)对单片层MMT的分散性能优于羧甲基化CNF(CMCNF)。当羧基含量为1.24 mmol/g时,TOCNF展现出最佳的分散效果。此时,分散液中主要为单片层的MMT,其平均粒径为317 nm。进一步研究表明,当使用质量分数0.1%的TOCNF(1.24 mmol/g)为分散剂时,其分散MMT的最大初始质量分数为1.5%,此时,超声离心后的单片层MMT得率和质量分数分别为52%和0.78%。

纤维素纳米纤丝对热转印纸表面性能影响的研究

本研究探讨了涂料中添加纤维素纳米纤丝(CNF)对热转印纸表面性能及转印性能的影响。结果表明,随CNF添加量的增加,涂料黏度呈现先减小后增加的变化趋势,当CNF添加量为1%时,涂料黏度比未添加CNF时降低6.30%,适量CNF添加有利于涂料组分的均匀分布;随着涂料中CNF添加量的增加,热转印纸的平滑度、表面强度、Cobb值和转移率均表现为先增加后减小的趋势,打印油墨的干燥速度变化不大;当涂料中CNF添加量为2%时,热转印纸的转移率达最高值(85.41%),与原纸、市售纸样及未添加CNF热转印纸相比,分别高出28.46、15.96和3.93个百分点,说明添加CNF的复合涂料能显著提高油墨的转移率。

纳米纤维素光热吸油气凝胶的构建及性能

采用物理吸收法清理石油及石油产品在海上的泄漏是油水分离最具潜力的方法之一。以可降解麦秆基LCNFs(木质纳米纤维素纤丝)为原料,以PVA(聚乙烯醇)为增强相、PDA(聚多巴胺)为光热成分,通过冷冻干燥及MTMS(甲基三甲氧基硅烷)化学沉积法制备具有光热性能的M-LPPA(疏水性LCNFs/PVA/PDA气凝胶)。对M-LPPA的微观结构、接触角、光热转化性能进行表征,并对不同质量分数PVA的M-LPPA的吸油性能进行初步研究。结果表明:M-LPPA为深灰色弹性气凝胶,具有大、小孔互穿的三维网络结构。M-LPPA疏水角均>130°,且随着PVA质量分数的增加而增加。M-LPPA-0.25对不同有机溶剂及轻质油的吸附容量可达43—168 g/g(以每g气凝胶计),其中对二氯甲烷的吸附量高达168 g/g。在一个太阳光下,M-LPPA-0.25气凝胶在5 min内温度可上升至57.7℃,表明其具有良好的光热性能,可以降低高黏度原油的黏度,提高其吸附性能。

麦秆基纳米纤维素过滤膜的制备及对微纳米颗粒的过滤性能

以麦秆为原料,采用对甲基苯磺酸(p-TsOH)结合酶辅助超声处理制备木质纤维素纳米纤丝(LCNFs),通过真空抽滤制备LCNFs过滤膜(LCNF-FM)。研究LCNF-FM的微观形貌、纯水通量、润湿性及对微纳米粒子的过滤性能。结果表明,LCNF-FM由相互交联的纳米纤维网络组成,平均孔径为30.2nm。该过滤膜对细菌及纳米TiO_(2)颗粒均具有良好的截留作用。初步应用于红葡萄酒过滤除菌,其对红葡萄酒中有效成分的保留率均在84%以上,对葡萄酒品质影响不大。该LCNFs及其过滤膜的制备方法绿色环保,在农业废弃物的资源化利用及水处理、食品饮料的净化等方面具有广泛的应用前景。

漂白竹浆疏水改性纳米纤丝化纤维素的制备和表征

纳米纤丝化纤维素(NFC)通过化学改性的方法可以赋予其特殊表面性质。研究以漂白竹浆为原料,采用机械(球磨机和高压均质机)和化学改性相结合的方法,制备改性纳米纤丝化纤维素(m-NFC)。在球磨中使用丁酰氯为酰基化试剂,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为分散剂,降低纤维尺寸的同时对纸浆纤维进行化学改性,再经高压均质机处理制备了取代度为2.07的m-NFC。利用激光粒度分析仪、原子力显微镜(AFM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)对m-NFC的结构和形态进行表征。均质20次最高压力80 MPa制备的mNFC微纤丝长度为316.9 nm,直径分布在25~80 nm范围内,强物理机械力作用改变了m-NFC的晶体结构。改性后的m-NFC在低极性溶剂丙酮中具有较好的分散稳定性。研究结果可为纳米纤丝化纤维素应用于疏水性生物基质材料制备提供依据。

毛竹纳米纤丝化纤维素球形气凝胶的制备和表征

以毛竹(Phyllostachys heterocycla cv.Pubescens)为原料,采用落球法制备纳米纤丝化纤维素(NFC)球形水凝胶,溶剂置换和超临界CO2干燥后得到了NFC球形气凝胶。通过透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和BET对NFC球形气凝胶的微观形貌、化学态、结晶结构和孔隙结构进行表征分析。研究结果表明,NFC水凝胶和气凝胶均为球形,其化学组成和结晶结构均与天然纤维素一致,NFC气凝胶的骨架通过丝状纳米纤丝化纤维素缠绕和聚集形成三维网络结构,NFC气凝胶具有较高的比表面积和孔隙体积,分别为173 m2/g和0.62 cm3/g。

纤维素纳米纤丝研究进展

在比较主要纤维素纳米纤维基础上,综述纤维素纳米纤丝发展历程、加工制备、主要性能及潜在应用领域,并提出开展进一步研究的建议,以期为推动和加速我国纤维素纳米纤丝相关研究提供参考与思路。

纤维素纳米纤丝增强导电水凝胶的合成与表征

以聚乙烯醇/硼酸盐(PB)凝胶体系作为导电水凝胶(ECHs)基本骨架,在纤维素纳米纤丝(cellulose nanofibers,CNFs)上原位聚合吡咯单体(Py)得到CNF-PPy复合物,再将其分散到PB基体当中,制得高可塑性和一定自修复特性的纳米复合导电水凝胶(PB-CNF-PPy)。对胶体化学官能团、微观形貌、晶型结构、流变特性和导电性等性能的测试分析发现:原位聚合过程保持了PPy的共轭结构及其导电性,胶体表面呈蜂窝多孔状,孔隙直径为(4.62±0.05)μm。凝胶平均含水率和密度分别为90.61%和1.13 g/cm3;随着CNF和PPy含量的提高,胶体黏弹性、力学强度和导电性都明显增强。当CNF为2.0%、PPy为0.5%时,存储模量G'可达5.5 k Pa,约为纯PB凝胶的70倍,能承受的最大应力约为CNF 1.0%、PPy 0.5%时的8~9倍,电导率可达3.38×10-2S/m。

纤维素纳米纤丝气凝胶制备及其对亚甲基蓝的吸附性能

针对印染废水中的亚甲基蓝(MB)吸附问题,以水稻秸秆纤维素纳米纤丝(CNF)悬浮液为原料,通过冻融凝胶、叔丁醇溶剂置换、液氮冷冻干燥制得CNF气凝胶,对其形态结构进行表征,并研究其对MB的吸附性能;考察了吸附剂用量、溶液pH值的影响,并利用吸附动力学和吸附等温线模型对吸附机制进行探讨分析。结果表明:叔丁醇冷冻干燥得到的CNF气凝胶内分布着大量由直径6~26nm的蛛丝状纤丝构成的三维网络结构,其比表面积为52.25m^2/g,平均孔径为28.82nm,是多孔材料;准二级动力学模型和Freundlich吸附等温线模型能更好地描述CNF气凝胶对MB的吸附过程,计算得到理论最大吸附量为196.08mg/g。

TEMPO氧化体系协同超声波法纤维素纳米纤丝的制备及表征

以水稻秸秆为原料,采用化学处理制得纯化纤维素,再经TEMPO氧化体系协同超声波处理获得纤维素纳米纤丝(CNFs),研究超声波处理时间对CNFs悬浮液稳定性的影响,并对产物的结构和性能进行表征。结果表明,化学处理可有效脱去水稻秸秆中的木质素、半纤维等;以450 W功率对TEMPO氧化纤维素超声处理30 min,可制得稳定性较好、平均直径为16. 11 nm的丝状CNFs;其内部晶体结构仍保持纤维素I型,结晶度为52. 63%,最大热解峰值为330℃。

纤维素纳米纤丝增强聚合物纳米复合材料的研究进展

纤维素纳米纤丝具有优异的力学性能和天然的纳米网状结构,在其增强的聚合物复合材料中发挥了重要作用。本文综述了纤维素纳米纤丝增强亲水性聚合物(酚醛树脂、聚乙烯醇、淀粉等)及非亲水性聚合物(环氧树脂、聚乙烯、聚乳酸等)复合材料的加工制备与主要性能。针对纤维素纳米纤丝制备成本高、与非亲水性聚合物结合强度低等关键问题,提出了开展进一步研究的建议。

草酸水解制备纤维素纳米纤丝工艺条件的优化

运用响应面法对草酸水解制备纤维素纳米纤丝的条件进行设计实验,并运用Design-Export软件对影响纤维素纳米纤丝尺寸的3个重要因素即反应温度、草酸质量分数以及反应时间进行实验设计。通过软件优化得到编码方程,得出最佳反应工艺条件为:反应温度112℃,草酸质量分数36%,反应时间2. 5 h;在最佳工艺条件下得到的纤维素纳米纤丝的结晶度为65%,长度为1～1000 nm纤维素纳米纤丝含量为91. 6%,与预测值91. 4%相符合,表明编码方程合理有效。

纤维素纳米纤丝的制备及在纸张涂布中的应用

通过N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)溶剂预处理结合超声处理制备纤维素纳米纤丝(CNFs),制得的CNFs的直径为5~20nm,长度为500~700nm。将CNFs作为涂布助剂应用于白卡纸涂料配方中,研究CNFs的用量对涂料黏度,涂布纸表面强度、平滑度和抗水性能的影响。结果表明,当CNFs含量为2%时,涂料的黏度为709m Pa·s,涂布纸的表面强度为4m/s,平滑度为174s,相对于CNFs含量为0%时分别增加了47.56倍,40.35%和47.46%。由于CNFs的亲水性,CNFs的加入使得涂布纸的抗水性能下降。