CO_(2)可逆溶剂中原位复合聚吡咯制备纤维素基光热转换气凝胶材料研究

CO_(2)可逆溶剂是最新开发的纤维素溶解体系,不仅能实现纤维素的高效衍生化溶解,还可实现其改性及加工应用,为高效利用纤维素提供了新的平台。利用该体系溶解纤维素并制成水凝胶后,进行吡咯的原位聚合并实现其与纤维素的复合,通过冷冻干燥制备获得聚吡咯复合纤维素气凝胶材料。通过傅里叶变换红外光谱、扫描电镜、X射线衍射、水接触角和光热转换及水蒸发性能测试,对所得光热气凝胶的化学结构、亲水性和光热转换性能进行了表征。结果表明:通过将纤维素水凝胶先后浸泡吡咯与三氯化铁溶液,可实现吡咯的原位聚合并与纤维素均匀复合。所得光热气凝胶具有亲水多孔结构,有利于水分的吸收与输运。在一个太阳光强度照射下,光热气凝胶可在6min内从约30℃升高到约60℃,平均升温速率达5℃/min。置于水中,可在1h内将水温升高超过10℃,并实现每小时1.71kg/m^(2)的水蒸发速率,有望应用于太阳能海水淡化。

纤维素基荧光材料的制备及荧光检测性能研究

利用二甲基亚砜(DMSO)/1.8-二氮二环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)/二氧化碳(DMSO/DBU/CO_(2))溶剂体系,对纤维素进行荧光功能化改性,制备用于pH和Fe^(3+)检测的纤维素基荧光材料。研究结果表明,用该材料制备的薄膜具有较好的pH响应能力,在pH=7~14范围内通过明显的颜色变化对pH进行测定,同时对pH在11~14范围内的识别能力较强,且可重复使用。所制备的纤维素基荧光薄膜还能用于Fe^(3+)的检测,检测极限为0.81μmol/L。该材料在环境检测领域具有较大的应用潜力。

不同生物质纤维及其添加量对PBAT复合材料结构与性能的影响

目的将生物质纤维材料芦苇、黄麻和纸浆引入聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)中,通过高速共混机制备高性能的硬质可生物降解复合材料。方法研究不同生物质纤维及其添加量对复合材料结构、性能、生物降解性的影响。结果PBAT/生物质纤维复合材料的弯曲模量和强度得到明显提升。在3种复合材料中,PBAT/纸浆复合材料表现出最佳的力学性能和热稳定性,通过简单混合PBAT和质量分数为60%的纸浆,其弯曲模量、弯曲强度可分别达到(1055±35)、(12.46±1.10)MPa。降解试验结果表明,复合材料的降解速率显著高于PBAT的降解速率,并且与生物质纤维的吸水性及尺寸有关。结论经大尺寸生物质纤维填充PBAT得到的硬质可降解复合材料的综合性能优异,为发展绿色可降解硬质包装及包装填充物材料提供了科学思路和技术依据。

退火对PP/PTFE发泡材料力学性能和微结构的影响

通过二次开模微孔发泡注塑工艺制备不同聚四氟乙烯(PTFE)含量的聚丙烯(PP)微孔发泡材料,对比常规注塑成型的 PP 未发泡材料,研究不同退火温度对材料微结构及冲击强度的影响规律。结果表明,经二次开模微孔发泡注塑成型,再经退火处理能有效提高微孔发泡材料的冲击强度,达到退火前材料的 1.45 倍,而退火工艺对微孔发泡材料的微结构影响与对未发泡材料的影响基本相似。退火处理时PP材料结构中软无定型区的分子链进一步松弛,使材料更易于塑性变形,而其它软无定型区分子链易于规整重排,转变为硬无定型区,原硬无定型区的分子链同样进一步规整重排,甚至转变为结晶区,变得更硬,从而提高材料软硬兼具的抗冲击性能。

不同尺寸球形碳基催化助剂对纤维素水解成糖效率的影响

利用水热合成法制备出具有不同直径且表面富含羟基的球形碳基催化助剂,并在水相体系中详细探讨了催化助剂尺寸对纤维素水解成糖效率的影响。结果表明:球形碳基催化助剂在直径400~1000nm的范围内对促进纤维素水解成糖响应均具有良好的作用能力,展现出较高的水解成糖效率。仅随纤维素颗粒尺寸的增加,在一定程度上纤维素的水解成糖效率有所降低。在全水相低酸体系中,最优的水解条件下,纤维素转化率可超过95%、水解成糖效率高达73%~74%。

纳米二氧化硅对微交联三元乙丙橡胶的交联行为和物理发泡行为的影响研究

通过高压CO2流体物理发泡方法制备了微交联的三元乙丙橡胶(EPDM)纳米复合泡沫材料。研究了EPDM/SiO2纳米复合材料的交联动力学,纳米复合发泡材料的发泡倍率、泡孔形貌及拉伸性能,探讨了纳米粒子对EPDM交联行为和物理发泡行为的影响。研究结果表明,纳米SiO2的添加加快了EPDM的交联速率,但降低其交联程度;同时,纳米SiO2添加量的增加提高了EPDM发泡材料的膨胀倍率至10.3倍,加强了泡孔成核,使泡孔密度从105个/cm3增加至108个/cm3,提高了发泡材料的拉伸性能,其中拉伸强度从0.75MPa提升至1.65 MPa,断裂伸长率从225%提升至423%。不过,当添加量为5phr时,纳米SiO2对EPDM的发泡行为及其发泡材料的拉伸性能产生负面影响。所制备的EPDM/SiO2复合发泡材料具有微交联结构,模压后的薄膜可再次进行物理发泡。

含聚丁二烯及氢化软段聚氨酯老化机理与性能研究

围绕利用聚烯烃软段设计制备高性能聚氨酯(PU)的思路,分别采用聚丁二烯(HTPB)及氢化聚丁二烯(H-HTPB)为软段合成了PU,在120℃下进行加速热氧老化实验,详细研究材料的老化机理与性能。结果表明:含H-HTPB软段的PU在外观、表面平整度、力学性能等方面均表现出较强的抗老化性,在老化后综合力学性能较好,韧性较高,加速老化120h后断裂伸长率仍达252.5%±18.5%。为构建高性能抗老化型PU提供了重要的优选思路与方法。

纤维素的酯化改性

随着石化资源储量的加速消耗及环境污染问题的日益严峻,人类社会的绿色可持续发展面临着巨大挑战,利用天然生物质制备新型绿色高分子材料,成为材料科学技术领域重要的发展方向之一。纤维素作为储量最为丰富的非粮可再生生物质原材料,用作高分子材料时潜力巨大。通过酯化改性制备纤维素酯化衍生物,是赋予纤维素良好加工性及功能性的重要方法。主要围绕非均相、DMSO/TBAF、LiCl/DMAc、离子液体等均相以及CO_(2)可逆溶剂等多个体系在纤维素酯化改性中的优势及不足进行了对比分析,进而阐述了各体系中得到的纤维素酯化衍生物及其制品的类型。纤维素酯化衍生物是纤维素最重要的衍生物,酯化改性技术的发展对实现纤维素向高性能绿色可再生材料转化具有重要意义,对补充并替代不可再生的化石资源、维系未来人类社会的可持续发展,以及通过加强生物质在高分子材料科学技术领域的高值转化利用支撑我国践行“碳达峰”及“碳中和”的战略目标具有重要作用。

细菌纤维素纳米纤维的改性及其复合材料研究进展

细菌纤维素纳米纤维是一种生物相容性和力学性能优异的天然纳米材料,具有纯度高、聚合度高、结晶度高、持水性好、长径比大等优点,可通过多种方法与高分子复合,其中的关键问题是如何进行改性以提高纳米纤维与高分子界面相容性及纳米纤维在高分子中分散的均匀性,进而提高复合材料的性能、拓宽应用领域。本文综述了细菌纤维素纳米纤维改性及其复合材料的最新研究进展,主要包括改性机理、制备方法、性能特点和潜在应用。

聚羟基脂肪酸酯(PHA)及其共混纤维研究进展

聚羟基脂肪酸酯(PHA)是代表性的生物基可降解高分子,其种类超过150种,性能多样、可调。文中综述了PHA的研究概况及潜在应用,介绍了四代商业化PHA的性质及其与其他生物基可降解材料形成共混纤维的研究进展。

利用同步冷却强化微波驱动纤维素水解成糖效率

利用带有同步冷却微波驱动对经预处理的纤维素进行了水解成糖,详细探讨了微波功率、水解时间、纤维素用量及催化助剂对水解成糖效率的影响。结果表明,该法能有效强化微波驱动作用,促进纤维素水解成糖效率提升。此外,通过延长反应时间、减少纤维素含量及使用催化助剂等方式均能提升对微波的利用能力,利用氧化锆实现最佳的水解成糖效果,反应5 min还原糖产率即达到65.2%。研究为构建以纤维素为起点制备高品质生物基化工原材料奠定重要的理论技术基础。

化学法催化纤维素高效水解成糖

利用化学法实施纤维素高效水解成糖是将可再生非粮生物质转化为能源与材料的关键支撑技术,对维系未来资源与环境的可持续发展具有重要意义。近年来,随着纤维素水解研究的不断深入,研究重点已从探索水解可行性发展到构建高效(即高转化率、高选择性、高转化速度)水解成糖技术。本文通过系统综述纤维素高效水解成糖的原理与方法,围绕纤维素结晶结构转变与水解成糖效率间的关系,详细探讨了各类技术方法在实施高效水解成糖方面的优势与不足。最后,结合最新的研究进展,为未来成功实现纤维素的高效水解成糖提供思路与建议。