纤维素在1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐中溶解机理

通过分析纤维素/1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐(AmimCl)溶液在不同温度下浊度的变化和红外谱图变化,研究了纤维素在AmimCl中的溶解机理。温度升高,浊度变大,红外谱图羟基特征峰向高波数移动,说明纤维素与AmimCl的相互作用是氢键,而且温度升高会破坏纤维素/AmimCl溶液中的氢键,从而导致纤维素在AmimCl中析出。向纤维素/AmimCl溶液加入尿素、LiCl、KH_2PO_2、K_2SO_4和KPF_6等不同的氢键受体,用核磁共振方法研究了这些氢键受体与AmimCl的相互作用,核磁研究表明,氢键受体与AmimCl相容性越好,溶解纤维素能力越大,进一步说明了纤维素与AmimCl间的氢键作用。根据这一结论,指导合成了3种新型离子液体,并考察了这些溶剂体系对于纤维素的溶解性。

反相气相色谱法表征1-烯丙基-3-甲基氯代咪唑离子液体的表面性质

采用反相气相色谱(IGC)技术研究了不同温度下1-烯丙基-3-甲基氯代咪唑([AMIM]Cl)的表面性质。以正己烷、正庚烷、正辛烷和正壬烷作为非极性探针分子测定[AMIM]Cl在343.15、353.15、363.15和373.15 K温度下的表面色散自由能;以二氯甲烷、三氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯、四氢呋喃作为极性探针分子测定离子液体Lewis酸碱性质,并测定了吸附自由能和吸附自由焓变等热动力学参数。实验结果表明,[AMIM]Cl的酸解离平衡常数Ka为0.34,碱解离平衡常数Kb为1.68,其表面呈Lewis两性偏碱性特点。在343.15、353.15、363.15和373.15 K温度下,[AMIM]Cl的表面色散自由能分别为52.26、50.82、46.08和42.05 mJ/m2。这一结果对研究离子液体的表面性质及应用有指导作用。

氯代1-烯丙基-3-甲基咪唑离子液体的合成

主要研究离子液体氯代1-烯丙基-3-甲基咪唑的合成方法,分别采用传统法和微波法制取离子液体,实验结果表明:在n(烯丙基氯)∶n(N-甲基咪唑)=1.4∶1,反应时间为11 h,反应温度为55℃的最优条件下收率可达到91.07%,而在其它条件不变的情况下,微波法可以大大提高反应速度并且可以提高收率。

明胶/离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐溶液的流变行为

具有不同明胶浓度的明胶/1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐溶液是使用离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑盐[AMIM]Cl作为溶剂制备的。明胶离子液体溶液的流变性能由稳态剪切和振荡剪切测量研究。在稳态剪切测量中,所有的明胶溶液在低剪切速率下都表现出剪切变稀行为,我们认为这反映了[AMIM]Cl的溶剂特性。在振荡剪切测量中,确定了浓度和温度对溶液粘弹性的影响。结果表明,明胶溶液的储能模量G'在所有频率下与明胶浓度和温度的变化基本无关,而溶液的黏度在很大程度上取决于聚合物的浓度和温度。损耗模量G''随着浓度的增加而增加,随着温度的上升而降低。这表明,弹性和耗散行为的原理是完全不同的。溶解明胶对溶液弹性的影响似乎较小。

微波辐射下1-烯丙基-3-甲基咪唑离子液体的合成

考察了氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑([amim]Cl)和1-烯丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([amim]BF4)离子液体的微波合成工艺条件,并用红外光谱表征其结构。2种目标产物产率由传统加热下的80.3%和76.2%提高到微波辐射下的86.1%和95.4%,反应时间缩短为传统的1/200和1/67。确定的最佳反应条件为:微波功率均为280W,照射时间分别为125s和105s。

离子液体AMIMCl对碱液活化的结缕草纤维素的提取与再生

考察了经过NaOH活化的结缕草在1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐(AMIMCl)离子液体中的溶解再生性能。通过木质纤维素成分分析表明,经不同浓度NaOH活化的结缕草的纤维素含量显著提高,并且结构遭到一定的破坏,提高了原料与离子液体的反应活性,并且以10%的NaOH为最优比例。经过FT IR、XRD以及NMR谱图表征了AMIMCl、再生AMIMCl以及提取物的化学结构,发现AMIMCl对NaOH活化的结缕草的提取效果较好,纤维素产率高,环境友好,不产生副产物,同时离子液体经再生后可高效循环利用。

[BMIM]Cl离子液体中壳聚糖/纤维素纤维的制备及性能

以[BMIM]Cl离子液体为溶剂,在可控的条件下,将棉纤维与壳聚糖进行共混,采用湿法成型技术,制备了不同质量比的壳聚糖/纤维素纤维复合材料。并通过力学测试、红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)等手段对其结构、性能进行了分析。结果表明,随着壳聚糖加入量的增加,纤维的取向度和结晶度下降,纤维的断裂强度下降,复合纤维表面纤丝结构的有序性降低。离子液体作为棉纤维与壳聚糖的共溶剂,可以实现两种材料很好的微观尺度混合,并且离子液体最终可以完全从材料中溶出。

改性纳米二氧化硅对天然橡胶机械性能的影响:实验与分子模拟

分别使用1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐(AMI)改性前与改性后的纳米二氧化硅(AMI-二氧化硅)对天然橡胶(NR)进行增强,并通过实验与分子模拟相结合的方式探究了2种NR纳米复合材料的力学性能和结合能。结果表明,AMI-二氧化硅对NR的增强效果更好;AMI-二氧化硅在NR中的分散性更好,有效接触面积更大,更有利于应力传递,因此AMI-二氧化硅/NR纳米复合材料的力学性能更好。

离子液体[Bmim]Cl改性PVDF膜的制备与性能

为改善聚偏氟乙烯(PVDF)膜的亲水性,提高其过滤性能和抗污染性能,以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim]Cl)为添加剂,通过共混法和热致相分离法(TIPS)制备改性PVDF超滤膜;探究离子液体添加量对膜的水接触角、水通量、截留率和通量恢复率等的影响,并利用EDX表征[Bmim]Cl在膜表面的分布状态,通过SEM观察膜的微观结构。结果表明:[Bmim]Cl在膜表面均匀分散,改性膜的水接触角明显变小,亲水性得到较大改善;随着[Bmim]Cl质量分数提高,膜中指状孔变少,粒子堆积状态愈发明显,膜皮层厚度先减小后增大,水通量和截留率变化趋势与之相反,而通量恢复率逐渐提高;当[Bmim]Cl质量分数为0.25%时,改性膜水通量达到峰值,约为80 L/(m^2·h),比纯PVDF膜提高61.1%;当[Bmim]Cl质量分数为0.50%时,改性膜皮层最薄,截留率达到最大值95%左右,通量恢复率达86.4%,比纯PVDF膜分别提高了38.4%和17.9%。

羟丙基瓜尔胶在离子液体中的制备

本文以离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐(AmimCl)为反应介质,以氢氧化钠为催化剂合成了羟丙基瓜尔胶(HPG),并通过1H NMR确定了产品的摩尔取代度。探讨了水的用量、环氧丙烷的用量、反应温度和反应时间对摩尔取代度的影响。在水与瓜尔胶的质量比为1.7、氢氧化钠与瓜尔胶的质量比为5%、环氧丙烷与瓜尔胶的质量比为3.5、反应温度为60℃和反应时间为12h的条件下,摩尔取代度(MS)可以达到0.76。同时发现在不加催化剂NaOH的情况下,瓜尔胶在AmimCl中的羟丙基化反应同样可以发生,只是得到的HPG的MS相对较小。

咪唑类功能化离子液体合成工艺的研究

本文研究了1-烯丙基-3-乙烯基咪唑氯盐(AVIM)Cl功能化离子液体的合成工艺。采用两步合成法,由N-烯丙基咪唑与1,2-二氯乙烷,三乙胺通过两步季铵化反应制得,通过对合成条件进行实验分析。结果表明:N-烯丙基咪唑和1,2-二氯乙烷按摩尔比1︰1.2混合,60℃下反应30h;1-烯丙基-3-(2-氯代乙基)氯化咪唑嗡与胺类物质按摩尔比1∶1.5混合,50℃下反应20h为最佳合成条件。采用IR、~1H NMR、^(13)CNMR对产物进行表征,结果表明所合成的产物确为目标离子液体。

离子液体纤维素溶剂的产业化进展

从离子液体用作纤维素溶剂的优势出发,介绍了已工业化的离子液体纤维素材料项目,详细综述了离子液体用于再生纤维素纤维、再生纤维素膜和纤维素复合材料的工业化进展,比较了1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐、四丁基醋酸铵等离子液体在工业上使用的可行性,分析了溶剂用离子液体工艺上的难点并提出优化对策,最后展望了纤维素溶剂用离子液体的发展。

聚醚砜含量对纤维素/聚醚砜中空纤维血液透析膜结构和性能的影响

以离子液体氯代1-烯丙基-3-甲基咪唑([AMIM]Cl)为溶剂来纺制纤维素/聚醚砜共混中空纤维膜,考察了聚醚砜含量对中空纤维膜结构与性能的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)对膜内、外表面形态结构进行了观察,测试了中空纤维膜的水通量、截留率等渗透性能,最大拉伸强度、断裂伸长率、杨氏模量等力学性能以及透析性能。结果表明:随着聚醚砜含量的增加,中空纤维膜外表面孔洞结构变大,内表面结构变得更加疏松,膜孔隙率与水通量升高,最大拉伸强度、断裂伸长率、杨氏模量等力学性能则逐渐下降;对尿素的清除效率逐渐提升;对溶菌酶和牛血清白蛋白的清除效率逐渐增大,在聚醚砜含量为13%时分别达到最大值24.05%和19.91%。

柞蚕丝/纤维素在离子液体中的溶解及再生纤维的结构与性能

为改善再生蛋白质纤维的综合性能,以柞蚕丝下脚料和棉浆粕为原料,以氯代1-烯丙基-3-甲基咪唑([Amin]Cl)为溶剂,采用干湿纺工艺纺制再生柞蚕丝/纤维素共混纤维,考察柞蚕丝/纤维素的共溶解行为,并研究再生共混纤维的结构和性能。结果表明:在微波作用下,柞蚕丝在[Amin]Cl中具有良好的溶解性能,可通过调节微波作用时间调控柞蚕丝在[Amin]Cl中的溶解速率;随着剪切速率的增加,不同共混比的柞蚕丝/纤维素纺丝液的剪切黏度均表现出逐渐下降的趋势,呈现出明显的“切力变稀”行为,说明该纺丝液为典型的假塑性流体;再生共混纤维的超分子结构和天然柞蚕丝纤维一致,均为β-折叠结构和α-螺旋结构,且共混纤维表面具有疏松网状结构,断面结构致密紧凑;再生共混纤维的力学性能优良,断裂强度和初始模量较天然柞蚕丝纤维分别提高了8.46%和21.45%,热机械性能优于纤维素纤维,表现出较好的热稳定性。

碱处理对离子液体溶解棉花、甘蔗渣纤维素性能的影响

文章采用碱处理棉花、甘蔗渣纤维素,并对其在离子液体中的溶解性能进行研究。结果表明:碱处理破坏了半纤维素和木质素对纤维素的包裹缠结作用,使纤维素的含量和结构均发生变化,提高了其在离子液体中的溶解时间和速度。通过扫描电镜、红外光谱、热重等分析表明,纤维素经过碱处理后,纤维素分子葡萄糖环间1,4苷键断裂,破坏了纤维素分子间原本有序的结构,即表现为-OH峰由低波数向高波数位移,说明纤维素分子间氢键作用力减弱,使得棉花和甘蔗渣在离子液体中的溶解时间缩短。

木粉在离子液体中的溶解和降解

为探索木粉在1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([AMIM][Cl])中的溶解和降解问题,研究了预处理方式、溶解温度和时间以及液固比等对扶桑枝条木粉在[AMIM][Cl]中的溶解率和析出率的影响;分析了影响木粉溶解的关键因素;探讨了阻碍木粉完全溶解的机制。结果表明:预处理方式和溶解温度是影响溶解的最重要因素,用5%NaOH预处理木粉,溶解温度为80℃时,木粉在[AMIM][Cl]中的溶解率达60.20%,析出率为46.57%,球磨、高浓度碱以及高温会加剧原料降解;木粉溶解率很高时,析出率较低,更多的是木粉中天然高聚物的降解,而非真正的溶解;较为温和的条件下,木粉难以全部溶解;木粉在[AMIM][Cl]中的溶解度以及溶液黏度并非阻碍木粉完全溶解的因素,可能是因未溶纤维表面形成了胶体阻止了溶解的继续进行。

气隙长度与芯液浓度对纤维素中空纤维膜结构与性能的影响

以离子液体氯代1-烯丙基-3-甲基咪唑([AMIM]Cl)为溶剂来纺制纤维素中空纤维膜,考察了气隙长度与芯液浓度对中空纤维膜结构与性能的影响.采用扫描电子显微镜(SEM)对膜内、外表面形态及支撑层结构进行了观察,测试了中空纤维膜的水通量、截留率等渗透性能以及最大拉伸强度、断裂伸长率、杨氏模量等力学性能.结果表明:随着气隙长度与芯液浓度的增加,中空纤维膜外表面与支撑层孔洞结构变小,内表面结构变得更加规整,膜孔隙率与水通量下降,最大拉伸强度、断裂伸长率、杨氏模量等力学性能则逐渐变大;与芯液浓度相比,气隙长度对中空纤维膜性能的影响较为显著.

废弃棉织物的离子液体预处理与酶水解

利用1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([AMIM]Cl)离子液体预处理废弃棉织物,再经纤维素酶水解.通过偏振光显微镜观察棉纤维的溶解过程,采用扫描电镜、X射线衍射和傅里叶变换红外光谱表征棉织物处理前后的形貌和结构.结果表明,[AMIM]Cl处理棉织物的最佳温度和时间是110℃和90min.此条件下,[AMIM]Cl对棉织物纤维素的溶解为物理溶解,处理后纤维素的晶型由Ⅰ型转为Ⅱ型,结晶度比未处理时降低了57%.再生纤维素酶解48h后还原糖得率达96%,约为未处理的6倍.

离子液体杂化膜材料的制备及其深度脱硫的应用研究

建立一种通过聚合离子液体膜材料进行燃油深度脱硫的方法。本文采用1-烯丙基-3-乙烯基咪唑氯盐(AVIM)Cl为单体,以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,进行(AVIM)Cl单体自由基均聚反应,合成PILs固体膜材料,研究了引发剂用量对膜结构及燃油脱硫性能的影响。结果表明:聚合温度在60℃下,引发剂用量在5‰时,脱硫效果最佳,模拟燃油中硫含量从800ppm降低到438ppm,一次脱除率达到45.2%。