阳离子化纳米纤维素晶体增强壳聚糖复合膜的制备及性能

利用水相连续法实现了纳米纤维素晶体(NCC)的高碘酸钠氧化及阳离子化,然后将阳离子化纳米纤维素晶体(CDAC)悬浮液与壳聚糖(CTS)醋酸溶液混合,并采用流延法制得壳聚糖-纳米纤维素(CTS-CDAC)复合膜。采用红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、Zeta电位及粒径分析表征了改性前后NCC的结构与性能,并研究了制得的CDAC悬浮液与CTS醋酸溶液混合时的相容性及CTS-CDAC复合膜中CDAC质量分数对复合膜力学性能、水溶胀性的影响。结果表明:CDAC悬浮液与CTS醋酸溶液混合时相容性良好,CDAC在CTS基质中分散均匀,CTS-CDAC复合膜的力学性能较纯CTS膜明显提高。当复合膜中CDAC的质量分数为12%时,拉伸强度达到最高。另外,CTS-CDAC复合膜在水中的溶胀度较纯CTS膜明显降低,稳定性变好。

阳离子交换树脂催化制备纳米纤维素晶体的谱学性能与流变行为

采用强酸型阳离子交换树脂在超声波辅助作用下制备了纳米纤维素晶体(NCC)。采用场发射环境扫描电子显微镜(ESEM-FEG)、场发射透射电子显微镜(HR-TEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、傅利叶红外光谱仪(FT-IR)和转子式流变仪对所制备NCC的形貌、谱学和流变学行为进行了研究。结果表明,所制备NCC为近球形,颗粒尺寸约为25 nm～50nm,样品属于纤维素Ⅰ型,结晶度为84.26%,晶粒平均由6个晶胞组成。由FT-IR分析可知,NOC仍具有纤维素的基本化学结构。NCC胶体为剪切变稀的假塑性流体,随着温度的升高,其黏度逐渐减小,并最终趋于平缓,结果表明NCC胶体具有较好的稳定性。

阳离子化改性纳米纤维素的合成及其脱色性能

用浓硫酸水解法制备了纳米纤维素(NCC),再以丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)为单体,对NCC进行阳离子化改性,得到改性纳米纤维素(PDAC-g-NCC)。在m(DAC)∶m(NCC)=2∶1、4∶1情况下,合成了两种产物PDAC-g-NCC 1和PDAC-g-NCC 2。通过称质量法与滴定法测试了两者的接枝率与阳离子度,分别为8.6%、16.7%与32.9%、48.9%。红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)及热重分析(TG与DTG)证实单体成功接枝到NCC表面。以阴离子染料活性艳蓝KN-R为模型物,考查了絮凝剂质量浓度对染液脱色率的影响,结果表明:对100 mg/L的中性染液,投加90 mg/L PDAC-g-NCC 1或40 mg/L PDAC-g-NCC 2,脱色率分别高达90.4%、92.3%;NCC-g-PDAC 2的絮凝窗口较宽,投加30~100 mg/L絮凝剂均可以获得较高的脱色率(>80%)。因此该絮凝剂具有很好的应用前景。

基于三元低共熔溶剂体系制备阳离子化改性纤维素纳米纤丝及其性能研究

本研究以相思阔叶木浆为原料,采用氯化胆碱-甘油-氨基胍盐酸盐三元低共熔溶剂(DES)体系对高碘酸钠氧化生成的双醛纤维素(DAC)进行阳离子化改性预处理,结合超微粉碎和高压均质处理,制备阳离子化改性纤维素纳米纤丝(CCNF)。结果表明,经过DES阳离子化改性预处理后制备的CCNF比未经过任何改性处理所制备的CNF的结晶度增加,预处理60 min时,CCNF最大结晶度为63.36%,阳离子基团的引入使Zeta电位显著增大,由-18.0 mV至53.4 mV,但DES预处理会破坏纤维的内部结构,从而使悬浮液稳定性降低。

阳离子聚丙烯酰胺/改性纳米纤维素晶体二元体系对纸张动态滤水性能影响的研究

该文利用硅烷偶联剂KH570对纳米微晶纤维素进行改性,研究了阳离子聚丙烯酰胺/改性纳米纤维素晶体(CPAM/改性NCC)二元体系对纸张的动态滤水性能的影响,并对NCC与改性NCC进行了热失重分析、傅立叶红外光谱分析、X-射线衍射分析、X-射线光电子能谱分析.结果表明:硅烷偶联剂KH570可在NCC表面引入含有-NH2的疏水性基团及Si-O-Si基团,减少NCC表面羟基含量.CPAM/NCC及CPAM/改性NCC二元体系对纸浆的细小组分留着率以及滤水速度的增加效果非常明显,当CPAM用量为0.4％(以绝干浆质量计,下同),NCC用量为0.6％时,相对于原纸浆,细小组分留着率提高了55.6％,滤水速度提高了1.57倍;相对于单加CPAM用量为0.4％纸浆,细小组分留着率提高了28.5％;当CPAM用量为0.4％,改性NCC用量为0.6％时,相对于原纸浆,细小组分留着率提高了1倍,滤水速度增加了1.7倍;相对于单加CPAM用量为0.4％纸浆,细小组分留着率提高了30.1％.CPAM/改性NCC二元体系具有较理想的助留助滤效果.

阳离子化纤维素纳米纤丝的制备技术及应用进展

对阳离子化纤维素纳米纤丝(C-CNF)的制备工艺进行了详细介绍,重点分析了醚化法、接枝共聚法和静电耦合法3种纤维素阳离子化预处理技术的反应原理和研究进展,以期为C-CNF的高效制备提供借鉴。此外,还介绍了C-CNF在制浆造纸、生物医药和染料吸附领域的应用情况。

一锅法制备羧基化纳米纤维素晶体

为了探究高效、简便的羧基化纳米纤维素晶体(CCN)制备工艺,以微晶纤维素(MCC)为原料,过硫酸铵为氧化剂,采用一锅法制备出羧基化纳米纤维素晶体。并运用响应面分析法对影响羧基化纳米纤维素得率的各因素及其相互之间的交互作用进行优化。再采用透射电镜、马尔文激光粒度仪、红外光谱、X射线衍射和热分析对样品的微观形貌、粒度分布、晶体特性、结构和热稳定性能进行了研究。结果表明:过硫酸铵浓度与时间、温度与时间之间的交互作用比过硫酸铵浓度与温度间的交互作用对羧基化纳米纤维素得率的影响显著。通过优化得到的制备工艺条件为时间204 min、过硫酸铵浓度2 mol/L、温度62℃,优化条件下制备的羧基化纳米纤维素得率为46.41%,与模型预测值(46.93%)吻合较好,表明建立的数学模型是有效的。CCN为直径10~30 nm、长度50~200 nm均匀分布的棒状,Z均粒径为96.92 nm;在1 731 cm-1出现了羧基基团的CO特征峰,表明过硫酸铵分解产生的氧化剂H2O2选择性地把纤维素C6原子上的羟基氧化成了羧基;CCN属纤维素Ⅰ型,结晶度为78.35%;羧基化后的CCN热稳定性相对于MCC有较明显的降低。

蛀粉直接氧化降解制备纤维素纳米晶体的表征

以毛竹蛀粉为原料,采用过硫酸铵在超声波辅助作用下直接氧化降解制备了羧基化的纳米纤维素晶体(CCN).采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅利叶红外光谱仪(FTIR)和X射线衍射仪(XRD)对蛀粉及所制备的CCN的微观形貌、谱学性能及晶型结构进行了表征分析.结果表明,蛀粉颗粒呈撕裂状,形状不规则,尺寸为10-50μm;所制备的CCN为球形,粒径约为10-30 nm.FTIR分析结果表明CCN具有纤维素的基本化学结构,在1731 cm-1附近出现了羧基的C=O特征峰.XRD图谱表明制备的CCN属于纤维素Ⅰ型,结晶度为55.75%.

纤维素纳米晶体对甘薯淀粉糊化特性和流变特性的影响

采用快速黏度分析仪以及流变仪分析纤维素纳米晶体对甘薯淀粉短期回生的影响。结果表明:随着0.03、0.06、0.09、0.12、0.15 g的纤维素纳米晶体添加到1.5 g甘薯淀粉中,其回生值明显低于纯淀粉。静态剪切流变测试结果表明,复合体系符合幂定律模型,是一种假塑性流体,剪切应力随着纤维素纳米晶体添加量增加而呈现降低趋势,稠度系数K减少,流体指数n增大。动态黏弹性测试结果表明,纤维素纳米晶体增强了体系的流体性。纤维素纳米晶体是一种有前景的淀粉短期回生抑制剂。

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。

一种高强度的阳离子化改性纳米纤维素/聚乙烯醇复合膜及制备方法

本发明公开了一种高强度的阳离子化改性纳米纤维素/聚乙烯醇复合膜及制备方法,属于纳米复合材料制备领域。其基本特点是对纳米纤维素进行阳离子化改性处理后,以改性纳米纤维素作为增强剂,加入聚乙烯醇溶液中,通过流延法工艺制备复合膜。本发明制备的阳离子化改性纳米纤维素/聚乙烯醇复合膜力学性能较强且光学性能优良,同时保留聚乙烯醇复合膜的生物相容性、可降解性,在高强度可降解包装材料中具有良好应用前景。

纳米微晶纤维素的阳离子表面功能化

纳米微晶纤维素由硫酸水解棉花得到．它同环氧丙基三甲基氯化铵（EPTMAC）经过一系列的反应表面变得阳离子化。生成的纳米微晶悬浮液的特点是（电位、电导滴定法、显微镜偏正光、原子力显微镜（AFM）显示改性后的纳米微晶体的尺寸和形状无变化．但是功能化过程转变其表面电荷．并导致总表面电荷密度的减少。这个改性引起稳定的纤维纳米晶体水悬浮液不希望的凝胶及流变特性。横波双折射，却无法检测到分离的液晶手性向列相。

纤维素纳米晶体提升柚皮素抗氧化活性的研究

柚皮素是一种黄酮类化合物,具有广泛的药理活性,具有抗炎、抗氧化、抗癌、降血脂等药理作用。然而,柚皮素在水中溶解性能差,生物利用度低,限制了其在临床中的应用。本研究以纤维素纳米晶体(Cellulose nanocrystals,CNCs)为载体,以柚皮素为疏水药物模型,利用反溶剂重结晶法成功制备了CNCs/柚皮素纳米复合物,并表征了所得纳米复合物的性能,分析了纳米复合物中柚皮素的溶出性能和抗氧化活性。结果表明,形成CNCs/柚皮素纳米复合物后,柚皮素得到充分的纳米化和稳定分散,从结晶态转变为无定型态。负载CNCs的柚皮素在水中的溶出性能得到显著提升,120min时累积溶出度达到93.4%;经CNCs负载后,当柚皮素浓度为50μg/mL时,羟基自由基清除率达44.3%,柚皮素的体外抗氧化活性显著提高。

过硫酸铵一步氧化法制备羧基化纤维素纳米晶体及其胆甾型液晶

羧基化纤维素纳米晶体悬浮液在达到临界浓度时可自组装形成胆甾型液晶(N*-LCs)。本工作首先探究了过硫酸铵(APS)一步氧化法的不同实验条件,结果表明制备APS氧化的纤维素纳米晶体(cellulose nanocrystals oxidized by APS, AOCNs)的最佳条件:微晶纤维素CF11与2 mol·L^(-1)的APS溶液按1 g∶100 mL的比例反应,反应温度60℃,反应时间16 h。制备的AOCNs的羧基含量为0.73 mmol·g^(-1),氧化度(DO)为0.12,平均粒径为144.5 nm,悬浮液的Zeta电位可达-40.5 mV。配制不同浓度的AOCNs悬浮液,分别置于比色皿中竖直静置一段时间,成功观察到了AOCNs的溶致N*-LCs所特有的指纹织构。研究结果表明:AOCNs悬浮液形成N*-LCs的临界浓度为4.1%(质量分数),其螺距(P)为15.6μm,并且随悬浮液浓度的增大,P减小。将浓度为5.3%(质量分数)的AOCNs悬浮液自然干燥,可以得到具有斑斓色彩的薄膜,并仍可观察到特征指纹织构,表明胆甾型结构得以保留。

纤维素纳米晶体提高箱纸板强度性能的研究

本研究以废纸浆为原料,采用硫酸水解法制备纤维素纳米晶体(CNC),并将其用于箱纸板的增强。结果表明,所制备的CNC呈典型的棒状结构,其直径和长度范围分别为11~23 nm和115~240 nm,长径比为5∶1~22∶1,Zeta电位为-56.37 mV,CNC聚集态呈纤维素I型结构,结晶度为71.1%,热稳定性较废纸浆略有降低;在CNC用量为3%的一元增强实验中,箱纸板的抗张指数、撕裂指数、耐破指数、环压指数和耐折度分别为30.5 N·m/g、6.22 mN·m2/g、1.55 kPa·m2/g、9.18 N·m/g和3次;将2%阳离子淀粉(CS)和阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)分别与3%CNC复合形成二元增强体系时,箱纸板的抗张指数、撕裂指数、耐破指数、环压指数和耐折度较CNC一元增强时分别提高了30.5%、4.1%、12.7%、11.6%、33.3%和21.9%、3.5%、12.3%、10.6%、33.3%。

两种方法制备羧基化纳米纤维素及其性能

以棉纤维为原料,通过两种不同的方式制取:硫酸水解-TEMPO氧化两步法以及过硫酸铵一步氧化法制备出两种羧基化纤维素纳米晶体(Carboxylated cellulose nanocrystals,CCNs)。采用原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)、纳米颗粒分析仪、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)及电导滴定法等手段对纳米纤维素的形态结构、结晶性能、化学结构、热稳定性及羧基含量进行了表征。结果表明,两种方式均制备出棒状的羧基化纳米纤维素晶体,均具备原纤维的基本化学结构和晶体结构,但所得的纳米粒子的尺寸及氧化度存在较大差异,结晶度与热稳定性的下降程度也有所不同。本对比研究可为羧基化纳米纤维素晶体的制备及应用提供一定的参考及试验依据。

胶原蛋白/纤维素纳米晶体敷料的制备及性能

借助酸水解法和高碘酸钠氧化法制备氧化度为8.6%~51.3%的双醛化纤维素纳米晶须(DACs)。通过交替抽滤DACs-布洛芬(IBP)混合溶液和胶原蛋白(Col)溶液,制备Col/DACs-IBP多层复合膜。复合膜的结构与性质通过扫描电子显微镜、电子万能试验机和紫外-可见分光光度计进行表征。结果表明:DACs表面的醛基与Col的氨基在膜的多层界面处发生希夫碱反应,形成化学交联网络,导致层间结构更加均一、紧密;提高DACs和Col的分布均匀性以及DACs氧化度能显著改善膜的强度和透光性;最优拉伸强度达54.2 MPa,最优透光率为95.7%;复合膜内89.0%的IBP可在24 h内缓慢释放,且该膜在24 h内能有效促进细胞的黏附和增殖。

纳米纤维素对小麦淀粉糊化和流变特性的影响

将不同比例微晶纤维素(microcrystalline cellulose,MCC)、纳米晶体纤维素(nanocrystaline cellulose,NCC)、纳米纤化纤维素(nanofibrillated cellulose,NFC)与小麦淀粉(wheat starch,WS)复配,对比研究纳米纤维素对小麦淀粉糊化和流变特性的影响。结果表明:NCC和NFC的加入均会使起始糊化温度降低,峰值和终值黏度升高,促进淀粉的糊化,且NFC的作用效果更明显;MCC则会阻碍淀粉的糊化,抑制淀粉的短期回生。NCC和NFC会促进小麦淀粉糊化时更多可溶性直链淀粉的渗出,与MCC相比显著提升小麦淀粉凝胶的持水能力。Power-Law方程拟合静态流变数据发现:MCC、NCC、NFC加入后小麦淀粉凝胶仍为假塑性流体,NCC和NFC可显著提高小麦淀粉凝胶的K值,是良好的增稠剂。动态流变试验发现NCC和NFC的加入增强了小麦凝胶的弹性,凝胶的结构更为致密,质地更坚硬。

纳米微晶纤维素的制备、改性及其在纸张阻隔涂布中的应用

以微晶纤维素（MCC）为原料,基于酸水解法制备了纳米微晶纤维素（NCC）.随后,在水/二甲基亚砜反应体系中,以2,3-环氧丙基三甲基氯化铵（GTMAC）为阳离子醚化剂对 NCC进行改性得到了阳离子化的纳米微晶纤维素（CNCC）.最后,对NCC、CNCC在纸张阻隔涂布中的应用进行了初步探讨.实验结果表明,NCC 呈棒状结构,粒径10～80 nm,长度＜400 nm,其水相分散液在光照下呈现特殊的蓝光效应.通过氮元素分析法,测得CNCC的取代度为4．1％；FT-IR、XRD 分析结果确证了 NCC 被成功改性；TEM、TG 分析结果表明,与 NCC相比,CNCC具有较好的分散性和热稳定性.初步应用结果表明,相对于 NCC,CNCC 对涂布纸阻隔性能改善效果较为明显,且当添加量为0．2％时效果最佳,与零添加的涂布纸相比,透气度下降了22．4％,吸水性降低了34．4％.

制浆造纸化学品相关专利申请与公开信息

本发明涉及一种树脂障碍物控制剂。所述控制剂由改性NCC和阳离子聚合物复配得到。其中，所述改性NCC为阳离子化或／和两性化NCC，所述阳离子聚合物为聚胺或，和聚二甲基二烯丙基氯化铵。本发明通过将阳离子化或／和两性化的纳米微晶纤维素和树脂障碍物控制剂阳离子聚合物进行复配而制得一种树脂障碍物控制剂，其中，纳米微晶纤维素起到消粘的作用．能够对黏性化合物的控制起到更好的效果，有效地降低尘埃点，并提高纸页灰分，断纸次数也大大降低，显著地改善了纸张品质。