基于自组装技术的纳米纤维素基功能材料研究进展

层层自组装技术,具有原理简单、易于操作、可调控纳米尺度上组装物质的形貌等优点,在多种制备纳米纤维素基复合功能材料的方法中脱颖而出。基于此原理,以纳米纤维素作为研究对象,按其在复合功能材料中承担的不同角色,详细阐述纳米纤维素基功能复合材料的制备过程、结构特征和功能特性,并提出了层层自组装技术在纳米纤维素基功能复合材料制备中进一步的研究方向。

纤维素基湿度响应驱动器的研究进展

“碳中和”驱动的能源经济时代对绿色智能材料提出了重大需求。湿度响应驱动器作为新一代能源转换技术,能够实现高效环保的驱动行为。纤维素来源丰富、降解性好、吸湿性强且具有灵活的自组装行为,在湿度响应驱动器领域表现出重要的应用潜力。通过合理的成分匹配和科学的结构设计,研究人员制备了多种灵敏、稳定的纤维素基湿度响应驱动器。从湿度响应驱动器的分类出发,系统地概括了纤维素在湿度响应驱动器方面的优势,详细综述了近年来纤维素基湿度响应驱动器的研究进展。

防紫外线锑烯/纳米纤维素复合膜的制备及其性能研究

为制备防紫外线功能的纳米纤维素复合膜,选用纳米纤维素(CNF)和紫外线吸收纳米材料锑烯纳米片(Sb),通过真空辅助抽滤的方法制备了纯CNF和Sb复合纤维素膜。用扫描电子显微镜、万能拉力试验机和紫外―可见―近红外分光光度计等分析了锑烯/纳米纤维素复合膜的微观形貌、力学性能和紫外防护性能等。结果表明:锑烯纳米片的加入提升了复合纳米纤维素膜的紫外吸收和防护性能,当锑烯纳米片的添加量为10%时,纳米纤维素复合膜的紫外防护能力达到最大值,几乎没有紫外线可以透过复合膜。因此,锑烯/纳米纤维素复合膜是非常优异的防紫外线制品。

纳米纤维素/聚乳酸全绿色纳米复合材料的制备及性能

制备得到纳米纤维素(NC),其为横向尺寸20~40 nm、长度400~2000 nm的纳米丝.对NC进行醋酸酯化疏水改性得到醋酸酯化纳米纤维素(ANC).分别将NC和ANC与聚乳酸(PLA)复合制备纳米复合材料,研究了NC添加量、疏水改性及与PLA的复合方式对PLA力学性能和结晶性能的影响规律.结果表明,采用溶液浇铸法制备纳米复合膜时,ANC在PLA基体中的分散性优于NC,但是对于复合膜拉伸性能的改善不明显.DSC等温结晶结果表明,ANC可以提高PLA的结晶度和结晶速率;采用熔融复合法制备的NC/PLA纳米复合材料,不仅保持了PLA的高强度、高模量和较高的热稳定性,而且显著改善了其韧性,当NC添加量为3.5%(质量分数)时,断裂伸长率比纯PLA提高了12.1倍.

水溶性纤维素醚交联改性研究进展

介绍了不同种类的交联剂与水溶性纤维素醚的交联改性的机理、途径及其性能的变化。通过交联改性,可以使得水溶性纤维素醚的粘度、流变性能、溶解性能、力学性能等有较大幅度的改善,进而提升其应用性能。根据不同交联剂化学结构和自身性能,归纳了纤维素醚交联改性反应类型,总结了不同交联剂在纤维素醚各应用领域的发展方向。鉴于交联改性的水溶性纤维素醚性能优异,且国内外研究较少,未来纤维素醚的交联改性具有广阔的发展前景。以此供各相关研究者和生产企业参考。

2种羧基化纤维素衍生物对聚丙烯酰胺复合水凝胶力学性能的影响

为了深入理解羧基化纤维素衍生物聚集态结构和羧基含量对金属络合型复合水凝胶的增强增韧作用,文中分别在2种羧基化纤维素衍生物——聚阴离子纤维素(PAC)和TEMPO氧化纤维素纳米纤维(CNF)水体系中,进行了丙烯酰胺(AM)的自由基水溶液聚合,制备了PAM基复合水凝胶,进而经0.1 mol/L ZrOCl_(2)水溶液处理,获得了力学性能更为优越的Zr(IV)络合型复合水凝胶。通过红外光谱、扫描电镜和压缩/拉伸力学对所得水凝胶进行了表征。结果表明,CNF或PAC的引入增强了PAM的氢键作用,赋予了水凝胶较高的力学性能,同等加量下纳米纤维状的CNF对PAM基水凝胶的增强效果高于PAC;引入Zr(IV)络合作用后,复合凝胶显著溶胀,但其内部网络结构却变得更加致密,PAC凝胶体系还出现了相互交织的纳米纤维结构;强烈的Zr(IV)-COO^(-)络合作用使凝胶的力学性能大幅提高,同等加量下羧基含量较多的PAC增强效果更佳;羧基含量接近时,纳米结构的CNF增强效果更优。

纤维素甘油醚硝酸酯改善球扁发射药低温内弹道性能的研究

为解决添加高能固体组分的球扁发射药存在低温膛压偏高的问题,在不降低发射药能量的前提下,用纤维素甘油醚硝酸酯(NGEC)部分替代硝化纤维素,通过挤压成型工艺,制备了含有NGEC的球扁发射药,并对其外型、燃烧性能、内弹道性能、感度进行了研究。结果表明,添加NGEC后,球扁药药粒的外型均一、药粒尺寸一致性较好;球扁发射药的燃烧呈现出渐增性,且具有一定的钝感性,撞击感度降低了30%;内弹道性能得到改善,在+15、+50、-40℃时,最大膛压平均值分别降低10%、8%、15%,低温力学性能得到提高;在-40℃、破碎率为50%时,冲击高度和抗冲击强度分别提高了10.52%、17.32%。因此NGEC有望应用于球扁发射药。

水溶性高分子对纤维素纳米纤维在水中分散稳定性影响

纤维素纳米纤维(CNFs)是纳米纤维素材料的一种重要形式,CNFs产品大多以水分散液的形式展开应用,因久置或环境pH值等变化,容易引起自发聚集沉降,从而失去纳米材料的特性。本研究采用水溶性高分子提升CNFs的分散稳定性,探究了多种水溶性高分子溶液-CNFs水分散液混合体系的类胶体稳定性。结果表明:添加为CNFs质量10%的羧甲基纤维素(CMC)、5%的羟丙基甲基纤维素(HPMC)和10%的HPMC可明显提高浓度为0.2%(wt)的CNFs水分散液稳定性;而聚乙二醇(PEG)、羟乙基纤维素(HEC)对CNFs水分散液稳定性影响不大。分析认为,CMC是以增大CNFs胶团电负性的方式来提高其分散稳定性,HPMC是以形成乳液的方式实现体系的稳定性。

精制棉成熟度及硝化工艺对高氮量NC硝化均匀性的影响

为研究精制棉质量、硝化工艺对高氮量硝化纤维素(NC)硝化均匀性的影响规律,采用H_2SO_4-HNO_3-H_2O体系对不同成熟度的精制棉进行硝化处理,通过改变硫酸-硝酸比、硝化时间制备了高氮量NC,利用偏光显微镜测试NC的含氮量及硝化均匀性,探讨了不同成熟度和硝化工艺对高氮量NC的氮量及硝化均匀性影响规律,同时将不同均匀性的NC经胶化压制成典型的发射药,对比了相应药粒侧断面的微观形貌。结果表明,精制棉成熟度高时,制备的高氮量NC均匀性优于成熟度低的产品;硫硝比为2.7时,制备的NC含氮量高、硝化均匀性较好;以成熟度大于70%的精制棉为原料,制备NC的硝化均匀性指标-均方差约2.3;30~35min硝化效果最佳,延长硝化时间对氮量影响不大,均匀性反而降低。表明,以成熟度高的精制棉为原料,通过控制硝化体系中硫硝比和硝化时间,可得到均匀性较好的NC,用其压制单基发射药的胶化和压伸成型质量可得到明显改善。