纳米纤维素表面聚丙烯酸丁酯原位修饰

目的 由于强亲水的纳米纤维素与有机高分子材料之间的界面相容性差,使其作为一种有前景的增强剂应用受到限制。采用丙烯酸丁酯（BA）对纳米纤维素（CNF）表面进行原位乳液接枝聚合改性可以提高纳米纤维素与聚乳酸等高分子材料的相容性。方法本研究优化了纳米纤维素表面接枝聚丙烯酸丁酯（PBA）链接枝率的影响条件,并利用傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线衍射光谱（XRD）、透射电镜（TEM）、热重（TG）、X射线光电子能谱（XPS）以及扫描电子显微镜?能量散射X射线微区（SEM-EDS）分析等手段对聚丙烯酸丁酯修饰前后的纳米纤维素进行了表征,利用扫描电子显微镜对改性纳米纤维素与聚乳酸基体的相容性进行了分析。结果改性纳米纤维素（PBA-g-CNF）在1 734 cm? 1出现了典型的羰基红外吸收;改性纳米纤维素的结晶度指数为48%,较纳米纤维素的61%有所下降;纳米纤维直径由50 nm增加至 80 ~ 100 nm;最大热失重温度由改性前的340 ℃增加至改性后的354 ℃;纳米纤维素中的C和O的原子数比为1.89,改性纳米纤维素的C和O的原子数比为3.76,C和O元素在改性前后纳米纤维素中分布均匀;改性纳米纤维素与聚乳酸的共混膜材料拉伸断面呈现出韧性断裂过程。结论 聚丙烯酸丁酯改性纳米纤维素是成功的,且改性过程主要发生在纳米纤维素的表面。改性后的纳米纤维素与聚乳酸之间展现了良好的界面相容性。      

紫外光诱导硅表面寡聚乙二醇单分子膜的制备

研究报道了一种表面具有抗蛋白吸附性能硅材料的制备方法。该方法利用紫外光线（波长为254 nm）诱导硅氢烷基化反应机理,将寡聚乙二醇分子共价偶联到硅氢化表面上;采用多种表面分析手段（X射线能谱仪、原子力显微镜、椭圆偏振光谱仪、接触角测量仪等）对所得材料进行综合表征,结果显示寡聚乙二醇分子在硅表面上形成了一层致密的单分子膜。最后试验通过测试寡聚乙二醇膜对纤维蛋白原的吸附性能,表征了修饰后硅表面抗蛋白吸附和热稳定性能。结果表明,寡聚乙二醇单分子膜不仅具有良好的抗蛋白吸附性能,而且在生理环境下可以保持长期的稳定性。由此可以推断,这种表面具有抗蛋白吸附性能的硅材料将在药物载体、蛋白检测芯片、生物微机电系统以及生物传感器等研究领域具有一定的应用价值。     

磁控溅射法制备纳米氧化锌/木材复合材料及其物理性能变化

目的为了改善木材表面物理性能,探索制备纳米氧化锌/木材复合材料的方法。方法以31年树龄的樟子松木单板作为研究对象,采用磁控溅射法制备纳米氧化锌/木材复合材料,对木材进行功能性改良,利用X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪、接触角测量仪和扫描电镜(SEM)对样品结构、弹性模量、硬度、表面润湿性和微观形貌等进行表征。结果纳米氧化锌/木材复合材料XRD谱图显示:在2θ等于17.0°、22.5°、35.0°附近仍具有木材纤维素3个结晶面(101、002和040)的特征峰;在2θ等于31.8°、36.3°附近出现了ZnO(100)、ZnO(101)的特征衍射峰。在基底温度为200℃溅射条件下,木材纤维素结晶度下降23.1%。纳米压痕载荷-压入深度曲线形状变化较大,弹性模量增大了6.6倍,硬度增大了23%;纳米氧化锌/木材复合材料表面水接触角为140.2°;表面的纳米氧化锌粒径较小,分散性较好,在木材单板表面分布平整均匀。结论磁控溅射法制备纳米氧化锌/木材复合材料对木材结晶区没有形成影响,依然存在木材纤维素特征衍射峰,纤维素的结晶结构没有遭到破坏,但衍射峰强度有所降低;在木材单板表面生长氧化锌薄膜增大了木材表面的弹性模量和硬度,使木材表面润湿性能从亲水性变为疏水性,接近氧化锌材料的超疏水性能;木材表面生长的氧化锌薄膜均匀,排列致密,表面平整,无裂痕。可见,利用磁控溅射法在木材单板表面生长氧化锌薄膜,能够制备理想的纳米氧化锌/木材复合材料。      

羧甲基纤维素—甲基丙烯酸甲酯共聚物的合成

在水介质中用过硫酸钾作引发剂制备了羧甲基纤维素(CMC)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)的接枝共聚物(CMC-g-MMA),合成水泥复合材料的偶联刑.实验得到最适合的反应条件.共聚物采用傅立时红外光谱.扫描电镜,热重分析,X射线衍射进行表征.并采用X射线散射能量分析测量共聚物中羧甲基纤维素和甲基丙烯酸甲酯结构单元的比例.结果表明,MMA被接枝到CMC结构单元上,产物的微观形貌发生变化.热分解温度与CMC相似,但热分解行为发生变化.接入MMA单元后,CMC的结晶度明显下降.由EDXA测得接枝聚合物分子中甲基丙烯酸甲酯与羧甲基纤维素结构单元之比为3.89.     

毛竹采伐剩余物制备可降解膜的研究

为解决传统塑料薄膜难降解、制备原料不可再生等问题,以毛竹采伐剩余物为原料,通过碱化、醚化以及羧甲基化反应制备可降解薄膜。利用红外光谱、扫描电子显微镜及X射线衍射仪等手段,分析、研究了竹粉碱化、醚化等反应后化学官能团、表面微观结构及结晶度的变化。通过增稠剂海藻酸钠与淀粉改性,对比分析不同工艺条件下毛竹采伐剩余物可降解膜力学性能。结果表明,经碱化和醚化后毛竹采伐剩余物中木质素被脱除。纤维素内部发生分子重排,晶体结构改变,氢键作用减弱,结晶度下降。通过增稠剂海藻酸钠与淀粉改性,薄膜的拉伸强度明显增加,但断裂伸长率有所下降。覆盖薄膜后的土壤湿度下降趋势较未覆盖薄膜的土壤明显变缓,保墒性良好。     

竹材表面超疏水改性的初步研究田根

基于超疏水表面的制备原理,以低表面能的三氯甲基硅烷为原料,利用常温、常压化学气相沉积法在竹材表面自组装形成直径30～80 nm的纳米棒阵列或纳米线网状结构,使竹材横切面对液态水接触角最大达到157°,滚动角接近0,具备了超疏水表面特性。本研究证实了赋予竹、木等亲水性木质纤维素材料以超强疏水性能的技术是可行性的。      

超声时间对芦苇浆纳米纤维素得率和形貌的影响

用超声辅助硫酸水解芦苇浆制备纳米纤维素,将芦苇浆粉置于55％硫酸溶液中,分别在200 W、45 kHz超声条件下预处理O、10、20、30、40、50 min,通过前期正交试验优化工艺条件,在反应温度50 °C下酸水解4h制备纳米纤维素.研究结果表明超声辅助预处理可以提高纳米纤维素得率,超声30 min时纳米纤维素得率最高,为73.95％;超声处理50 min制备的纳米纤维素傅立叶变换红外光谱和X射线衍射分析结果表明,所制备的纳米纤维素是纤维素且为天然纤维素Ⅰ型,结晶度为74.54％;预处理超声10、50 min制备的纳米纤维素的透射电子显微镜分析结果表明,所制备的纳米纤维素均达到纳米级,为棒状.     

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204min、过硫酸铵浓度2mol/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10~30nm、长度50~200nm均匀分布的棒状,Z均粒径为96.92nm;在1731cm-1出现了羧基基团的CO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。      

气-固反应法酯化改性纤维素

通过气—固反应,利用顺丁烯二酸酐(MA)对纤维素进行了酯化改性。元素分析和红外光谱分析(FTIR)表明MA与纤维素发生了酯化反应。依据质量增加百分率(Wpg)和取代度(Ds)的测定结果确定了酯化反应条件:m(MA)∶m(纤维素)=1.2∶1.0,反应温度150℃,反应时间2.5h,催化剂用量10%,在此条件下酯化纤维素相对纤维素质量增加45%,Ds为0.8。热重分析(TGA)表明,酯化纤维素的热稳定性相对纤维素有所降低,但残留量明显提高,在高温条件下更为稳定。X射线衍射(XRD)表明,酯化反应使得纤维素的结晶度下降,但没有改变纤维素的构型。     

木塑复合材料制备中的硅烷改性研究

应用紫外光谱法研究了木塑复合材料制备过程中纤维素的硅烷偶联改性反应,采用对硝基苯甲醛作为紫外吸收检测剂对有机硅烷偶联反应中胺基密度进行定量表征,并探讨了有机硅烷偶联反应的影响因素。发现偶联反应2h基本完全,提高偶联剂浓度和偶联反应真空度均可以促进偶联反应的进行,硅烷偶联改性可使蔗渣木塑材料抗冲击强度达到19.8kJ/m2、拉伸强度达到22.0MPa。     

竹材表面超疏水改性的初步研究

基于超疏水表面的制备原理,以低表面能的三氯甲基硅烷为原料,利用常温、常压化学气相沉积法在竹材表面自组装形成直径30～80nm的纳米棒阵列或纳米线网状结构,使竹材横切面对液态水接触角最大达到157°,滚动角接近0,具备了超疏水表面特性。本研究证实了赋予竹、木等亲水性木质纤维素材料以超强疏水性能的技术是可行性的。     

酶制剂对麦秸的特性影响

研究了不同类型酶制剂对麦秸的酸、碱性及缓冲容量、苯醇抽提物含量、表面自由基等特性的影响。用酶制剂处理的麦秸作原料压制了刨花板,测试了其主要性能。结果表明:在一定条件下,酶可以从细胞中分离出来,而不影响它的作用;经过酶制剂处理后,麦秸的pH值变化不大,但缓冲容量有所降低;经过纤维素和半纤维素的复合酶制剂处理之后,麦秸表面的自由基有了较大提高;脂肪酶制剂处理后,麦秸的苯醇抽提物含量下降,处理时间愈长,效果愈好,这也间接说明,脂肪酶处理麦秸,可以降低其表面的蜡状物;用经过酶制剂处理后的麦秸作原料,可以压制出性能较好的脲醛树脂胶合的麦秸刨花板。     

热效应对小麦醇溶蛋白起泡性与结构的影响

【目的】来源于小麦面筋的醇溶蛋白由于具有较强的表面疏水性能,其通过乙醇-水溶液反溶剂制备的胶体粒子展现突出的起泡能力和稳定性。然而,小麦醇溶蛋白胶体粒子在热效应作用下的泡沫特性表现还未得到揭示。因此,为进一步推动小麦醇溶蛋白胶体粒子在真实食品体系中的应用,研究了不同加热温度和加热时间对小麦醇溶蛋白胶体粒子起泡能力和稳定性的影响。【方法】将小麦醇溶蛋白在不同温度下（50、70和90℃）分别处理15、30和60 min后,通过反溶剂法制备小麦醇溶蛋白胶体粒子,测定其起泡能力和泡沫稳定性。通过测定热处理后胶体粒子的尺寸、表面电势、蛋白溶解度的变化,借助原子力显微镜、SDS凝胶电泳、红外光谱、荧光光谱、圆二色谱、紫外光谱、DSC及小角X光散射分析热处理后的小麦醇溶蛋白表面形态及微观结构的变化规律。【结果】经热处理后的小麦醇溶蛋白胶体粒子的起泡能力和泡沫稳定性分别提高了25%和85%。随着加热温度的升高和加热时间的延长,小麦醇溶蛋白胶体粒子发生了部分聚集,粒子尺寸增加,颗粒尺寸主要分布在105—122 nm,ζ-电位降低,90℃时聚集程度更高;加热温度对蛋白溶解度无明显影响,随着加热时间的增加,蛋白的溶解度有了显著的提高;热效应使蛋白分子内部的疏水氨基酸暴露,导致了表面疏水性的增加;二硫键含量减少,游离巯基含量并无显著差异,其原因可能是醇溶蛋白在受热过程中发生了SH/SS交换反应。高温处理改变了小麦醇溶蛋白二级结构,90℃下的蛋白荧光强度降低,β-折叠含量减少,无规则卷曲含量增加,蛋白结构高度伸展,并伴随着部分去折叠。DSC结果显示小麦醇溶蛋白胶体粒子的最高能量从54.33 mW降低到3 mW左右,加热后的谱图比较平缓,蛋白质的构象随着加热时间的延长趋向于无定形态。【结论】热效应使小麦醇溶蛋白胶体粒子发生聚集,蛋白内部疏水基团的暴露使粒子表面疏水性增强;热处理改善了小麦醇溶蛋白的结构柔性（尤其是90℃的处理）,这更有利于形成稳定的界面膜从而更好地稳定泡沫,能够有效改善小麦醇溶蛋白胶体粒子的泡沫特性,对于增强其在食品工业中的应用具有突出的实际意义。     

热处理对纤维化竹单板表面性能和微力学性能的影响

以炭化炉处理的毛竹纤维化单板为原料,系统地研究了不同热处理温度对纤维化竹单板的表面性能和微力学性能影响。结果显示,随着热处理温度的升高,纤维化竹单板的质量损失率增加,表面颜色加深,p H值和缓冲容量降低。热处理后纤维化竹单板的半纤维素降解,导致其综纤维素和α-纤维素质量分数分别降低了20.15%、35.94%,冷、热水抽提物和木质素相对质量分数分别增加了20.15%、27.39%和43.56%。傅立叶变换红外光谱和X射线光电子能谱分析结果进一步证明了半纤维素发生降解,多糖质量分数降低,木质素相对质量分数增加。微力学性能测试结果显示,热处理后纤维细胞和薄壁细胞的细胞壁弹性模量变化不显著,薄壁细胞的硬度增加了48.84%,使材料的硬度显著增加。     

稻草浆蒸煮同步除硅降低黑液黏度技术

在蒸煮稻草的过程中,分别加入氧化铝、氧化镁、氧化钙,使其同溶出的硅发生反应生成某种物质留在纤维中,以减少黑液中硅质量分数,降低黑液黏度,消除或降低"硅干扰"。结果表明:加入3%～5%除硅剂后,黑液中硅质量分数降低,最大降幅达84.39%;黑液黏度最大下降幅度为16.7%,而纸浆中硅质量分数有大幅度提升。     

~(60)Coγ辐照对芒草微观结构变化研究

采用X射线衍射法(XRD),傅里叶变换红外光谱法(FI-TR)以及电镜扫描(SEM)对芒草60Coγ辐照后微观结构的变化进行分析。芒草经60Coγ射线辐照预处理后,纤维素和半纤维素降解程度较大,降解率在2000 kGy时分别达到53.28%和95.76%。微观结构分析结果表明,辐照使纤维素及半纤维素分子内和分子间的化学键发生断裂,纤维素的结晶度逐渐变小,纤维变得不完整,纤维表面出现明显分层脱落现象,基本失去原有的形貌特征。     

3种预处理对青贮玉米秸秆理化特性的比较研究

本研究对蒸汽爆破、热喷放及碱堆沤3种预处理方式处理的青贮秸秆的物理特性和理化成分进行了分析,测定了预处理后玉米秸秆在水中的沉降特征、亲水指数等指标,同时通过显微镜观察、红外光谱、X射线衍射及热重分析试验,对各种预处理方法进行了对比和评价。结果表明,青贮玉米秸秆经过3种不同预处理后,其理化特性明显不同。经蒸汽爆破之后秸秆表面呈现亲水特性,沉降比从原料的87.3%减少至0%,比表面积比原料增加65.2%;显微观察发现蒸汽爆破后秸秆细胞壁完全断裂破碎,纤维素结晶度下降至33.11%。蒸汽爆破相比其他2种方法更能显著改变玉米秸秆的结构,使其更利于降解,是一种理想的预处理方式。     

离子液体对甘蔗渣的微波溶解工艺与性能研究

以甘蔗渣为原料,利用微波辅助加热方法,对其在离子液体中的溶解工艺和性能进行了研究。分析了微波功率、温度、甘蔗渣含量对溶解时间的影响,并确定最佳溶解工艺。采用红外、X射线衍射、热重分析等手段对溶解前后的甘蔗渣纤维素结构进行分析。结果表明:甘蔗渣纤维素在离子液体中的溶解属于直接溶解,纤维素经离子液体溶解和再生后,结晶度下降,晶型由纤维素Ⅰ型转变为纤维素Ⅱ型,并且其热分解温度降低,热稳定性略有下降。     

三聚氰胺–尿素–葡萄糖（MUG）生物质树脂/硅酸钠复合改性杨木的性能与机理研究

  目的  研究改性材的微观形貌、化学结构和元素成分等变化,探讨三聚氰胺–尿素–葡萄糖（MUG）生物质树脂复合改性剂对杨木的改性作用机理,旨在为MUG复合改性剂的应用提供依据,促进木材的绿色改性。  方法  通过将有机硅烷等疏水基团,引入MUG生物质树脂与硅酸钠的复配溶液中,制备硅烷杂化MUG树脂/硅酸钠复合改性剂（GS_T）,对杨木进行真空加压浸渍处理,测试改性杨木的物理力学性能,采用扫描电镜–X射线能谱仪（SEM-EDX）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、X射线光电子能谱仪（XPS）和X射线衍射仪（XRD）等,表征改性材的微观形貌、化学结构、元素成分和结晶度,利用微型量热仪（MCC）测试其燃烧性能和热解特性。  结果  SEM-EDX分析表明:GS_T改性剂渗透性好,能有效渗入木材细胞腔和细胞壁中;改性材的C、O、Si元素无规分布于木材细胞腔、细胞壁、细胞间隙等处,导管沉积最为明显;改性剂对木材孔隙的填充以及对纤维素非结晶区的充胀,有效提高了木材的尺寸稳定性和力学性能。FTIR分析表明:GS_T改性材中半纤维素等多糖与改性剂发生了交联反应,减少了C=O、—OH等吸水性基团。XPS分析表明:GS_T改性材的C1最多,C3最少,木材的多糖类物质、木质素醇羟基、酚羟基以及羰基等活性基团与改性剂发生反应,减少了羰基等活性基团,增加了C—H、C—C结构含量。XRD分析表明:GS_T改性材衍射峰无明显变化,相对结晶度增大,说明改性剂进入纤维素非结晶区使其分子排列更加有序。MCC分析表明:GS_T改性材的热释放能力、热释放速率峰值和总热释放量分别下降了65.7%、66.2%和6.2%,800 ℃残炭率提高了122.6%,热释放强度大大降低,火灾危险性减小。  结论  GS_T复合改性剂可有效渗入杨木内部,与木材中半纤维素等多糖发生交联反应,减少糖基等活性基团,使非结晶区排列更为有序,从而提升改性杨木的物理力学性能。      

稻秸水热炭化的多轮沉积反应

以稻草为原料,通过FT-IR(傅里叶变换-红外光谱)、XRD(X射线衍射)、元素分析等研究225~300 ℃温度条件下稻草水热炭化过程。结果表明,40 min以内为稻秸主要的失重阶段,伴随可溶性化合物的大量溶出和半纤维素的破坏,炭产物中C含量升高,表面OH、C-O-C官能团的IR吸收峰强度在短时增加后逐渐降低。在随后的反应中,水热炭的产率、表面主要官能团IR吸收峰强度及O/C随着反应进程呈现周期性的起伏变化,说明稻秸水热炭化具有多轮沉积反应的特点,即在发生聚合、芳构化反应的同时通常会伴随新一轮水解、裂解反应的发生,产生足够的可溶性底物时,又诱发新一轮的聚合沉积反应。整个反应过程中,较高的反应温度有利于加快水热炭化进程,但会导致炭产物产率降低和表面含氧官能团不同程度的损失。