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℃。

TEMPO氧化体系对废纸浆纤维的氧化改性

目的利用2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物自由基(TEMPO)/NaClO/NaBr氧化体系改善废纸浆纤维成纸的性能。方法以废纸浆为原料,在碱性条件下采用TEMPO/NaClO/NaBr氧化体系对纤维进行选择性氧化,得到不同羧基含量的氧化废纸浆,通过纤维形态分析仪及化学分析法对纤维形态和羧基含量进行分析和测定;将氧化废纸浆、氧化废纸浆与原浆进行抄片和配抄,对手抄片的强度性能进行检测和分析;从经济效益出发,研究氧化体系中TEMPO及NaBr的循环使用次数对纸张强度性能的影响。结果随着NaClO用量的增加,废纸浆纤维的羧基含量增加;纤维长度、宽度和粗度有所降低;纸张抗张强度和环压强度增长较为明显;NaClO和NaBr循环使用2次后纸张的强度性能有所降低,但降低幅度不大。结论TEMPO氧化体系可用于废纸浆的氧化,改善废纸浆的性能。NaClO和NaBr的循环使用能够降低生产成本。

TEMPO氧化浆特性及其对成纸性能的影响

以蝴蝶桉木纤维为原料,使用2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧化物自由基(TEMPO)/溴化钠(NaBr)/次氯酸钠(NaClO)氧化体系对纤维进行氧化,通过纤维质量分析仪、动态滤水仪和显微镜等对氧化前后纤维的形态和浆料性能进行表征;并将氧化后的浆料用于制备透明纸,研究了NaClO用量对纸页性能的影响.结果表明:TEMPO和NaBr用量一定时,随着NaClO用量的增加,纤维的平均长度减小了0.38mm,平均宽度增大了4.7μm,细小纤维含量增加8倍,纤维的卷曲指数值下降13.9个百分点,滤水性能变差;相比于原浆制备的透明纸,氧化浆制备的透明纸强度和弹性模量均增大,抗张指数最大可提高4倍,弹性模量最大可提高6倍,纸页表面粗糙度最大可降低73.0%,透明度高达87%.

纤维素的选择性氧化及发展趋势

纤维素是自然界取之不尽用之不竭的可再生资源,改变纤维素的结构,便赋予其许多新的功能。选择性氧化纤维素成为纤维素科学与纤维素基新材料研究领域中的热点。综述了纤维素的各种选择性氧化体系,重点介绍了TEMPO/NaClO/NaBr选择性氧化体系的反应条件、反应机理及最新的研究进展,并分析了氧化纤维素应用及发展前景。