竹Lyocell纤维研制工艺探讨

该文叙述了竹Lyocell纤维研制过程中碰到的几个技术问题,包括原料纤维素浆的选择、溶剂氧化甲基吗啉的合成、纤维素浆的溶解和纺丝工艺、溶剂回用与纯化、制胶和纺丝设备等,探索了制造竹Lyocell纤维的技术可行性,为竹纤维产品的开发和生产提供科学依据.     

竹纤维神话：真实与虚假？

竹纤维：纤维皇后？竹纤维赢得了太多的赞誉。一则商家的说明如是描述它：竹纤维是以优质的天然竹子为原料,经特殊的高科技工艺处理,把竹子中的纤维素提取出来,再经制胶,纺丝等工序而制造出的再生纤维素纤维。竹子特含＂竹醌＂健康元素,自身能产生负离子和防虫抗菌作用,在制造全过程中采用物理抽丝技术,     

LiCl/DMAc溶剂中活化处理对不同类型纤维素静电纺丝效果的影响

纤维素纳米纤维在生物医用产品、增强材料、过滤吸附材料、柔性电极材料和储能器件等领域具有广阔的应用前景。静电纺丝法是目前能直接且连续制备微纳米纤维的主要方法之一,由于纤维素中极强的氢键网络导致的高结晶度,使得直接使用纤维素静电纺丝制备纳米纤维较难。笔者以微晶纤维素、纸浆纤维素为研究对象,通过氯化锂/二甲基乙酰胺(LiCl/DMAc)溶剂体系溶解并进行活化处理,加入不同含量聚丙烯腈(PAN)对纤维素进行静电纺丝制备纤维素纳米纤维,探究纤维素类型、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)活化处理前后、PAN加入量对纤维素溶解性、纺丝液性参数和纺丝效果影响。结果表明:DMF活化处理可有效提升纤维素在LiCl/DMAc溶剂体系中的溶解性,在相同溶解温度下获得更加均匀透明的纤维素溶液。在该溶剂体系下,纺丝液黏度、电导率和表面张力分别高于1 300 mPa·s、2 000μs/cm和34.5 mN/m,可获得连续的电纺纤维素纳米纤维。活化微晶纤维素纳米纤维膜比活化纸浆纤维素纳米纤维膜表面更光滑且纤维直径分布更均匀。活化微晶纤维素与PAN质量比为2∶8时可获得表面光滑无珠状物,纤维均一程度高,直径分布小(185～245 nm)的纤维素纳米纤维膜。     

竹纤维与其它天然纤维素纤维的红外光谱分析与比较

通过测定竹、棉、麻、木的纤维素纤维的红外吸收光谱,并利用红外光谱仪数据处理软件设定标峰灵敏度,研究多种纤维素纤维光谱的细微差异,分析各天然纤维素纤维的结构差别,及碱对天然纤维素纤维结构的影响。研究发现棉、麻、木纤维在1 110 cm-1处红外吸收都强于竹纤维,在993 cm-1处的吸收峰弱于竹纤维;经NaOH溶液处理后,各纤维的红外谱图均发生细微变化。从中揭示出各天然纤维晶格有一定的差异,并认为竹纤维的非结晶区含量较多,这是引起竹纤维吸湿性、凉爽性比棉好的原因。     

制竹Lyocell纤维的竹浆纯化与溶解工艺研究

该研究选择用溶剂纺丝法制备竹Lyocell纤维的合适竹浆原料,并摸索其纯化和溶解的工艺条件,为利用竹子开发纺织纤维积累有关的基础数据。分别用氢氧化钠溶液和乙二胺四乙酸钠溶液处理竹浆原料,以去除其中的木质素、半纤维素和钙、镁、铁等离子类杂质;研究了用氧化甲基吗啉作溶剂溶解竹纤维素的工艺条件。阐述了如何选择纺制竹Lyocell纤维的竹浆原料,提出以纤维素的"平均聚合度"和"α-纤维素含量"这两个指标作为判断的依据。试验表明:适宜的竹纤维素平均聚合度为800~900左右,其α-纤维素含量应在94%以上。可用含水13%的氧化甲基吗啉单水化合物NMMO.H2O,在100~110℃下溶解竹纤维素;也可用含水50%左右的NMMO溶液,用减压工艺溶解竹纤维素。     

竹醋酸纤维素膜的制备及其性能研究

为寻求较优的醋酸纤维素膜原料,选用巨龙竹纤维素(BC)、竹纸浆纤维素(PC)和微晶纤维素(MC)作为原料,乙酸酐作为乙酰化试剂,浓硫酸为催化剂,制备得到巨龙竹醋酸纤维素(BCA)、竹纸浆醋酸纤维素(PCA)和醋酸纤维素(MCA),再用3种醋酸纤维素制备膜材料,并对其性能进行表征分析。结果表明:巨龙竹纤维素(BC)活性羟基被乙酰基取代能力最强,乙酰化处理后制备的BCA乙酰基可达48.54%,略高于MCA(46.06%)和PCA (44. 13%),且所制得的BCA膜具有最好的力学性能,断裂伸长率与拉伸强度分别为2. 1%和45.97 MPa,显著强于PCA膜和MCA膜; BCA膜的透光率90%,还具有最强的疏水性能,接触角可达92.9°;同时BCA膜的表面比较平滑,结构最为致密,热稳定性较高。因此,BC是较优的醋酸纤维素膜原料。     

竹纳米纤维素膜制备、表征及其性能研究

为制备力学性能优良、透光性能好以及阻隔性能较佳的可再生生物质基膜材料,以漂白硫酸盐竹浆纤维(BP)为原料,先制备竹纳米纤维素(B-CNF),再通过高碘酸钠氧化改性的方法对竹纤维中纤维素的分子结构进行调控,制备了以竹材为基质的竹纳米纤维素膜材料。当NaIO₄氧化处理0.5、 1.5、 3 h时,所得氧化竹纳米纤维素分别标记为OB-CNF-0.5、OB-CNF-1.5和OB-CNF-3,对应制备的膜材料分别标记为OBF-0.5、OBF-1.5和OBF-3,B-CNF制备的膜材料为BF。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等方法对膜材料进行了表征,并测试了其力学性能、透光性能、水蒸气和氧气阻隔性能。结果表明：高碘酸盐氧化可成功地在竹纤维的纤维素分子长链中引入醛基,随着NaIO₄氧化时间延长至3.0 h,竹纳米纤维素中含醛基量增加至1.23 mmol/g;与BF相比,随着氧化时间的延长,竹纳米纤维素基膜材料会逐渐出现分层结构,在波长为600 nm处的透光率从82.24%增加至97.49%,水蒸气透过量(W...     

竹/木纤维配比对竹/木/聚丙烯纤维复合材料性能的影响

在聚丙烯纤维比例为50%的条件下,采用不同竹/木纤维配比制备竹/木/聚丙烯纤维复合材料,考察竹纤维用量对复合材料物理力学性能和微观形貌的影响。结果显示:随着竹纤维用量增加和木纤维用量减少,复合材料的耐水性能增强,力学性能则呈先升后降的趋势,竹纤维用量为25%时力学性能达到最大;试验确定优化竹/木纤维配比为m(竹)∶m(木)=25∶25,复合材料的性能满足TL 52448-1998《天然纤维成型材料热塑性增强材料要求》的要求。     

聚乙二醇增强的竹醋酸纤维素膜材料制备及其性能

选用中国西南地区特色大型竹材巨龙竹为原料,提取巨龙竹纤维素(BC),乙酸酐为乙酰剂,浓硫酸为催化剂,反应取得巨龙竹醋酸纤维素(BCA),制备竹醋酸纤维素基膜材料,再以无毒、无刺激性的增塑剂聚乙二醇(PEG 200)为添加剂,制备醋酸纤维素-聚乙二醇复合膜材料,并通过扫描电镜、红外光谱、拉伸性能、接触角等分析方法,研究聚乙二醇增强后膜材料的性能。结果表明:巨龙竹纤维素纯度93. 46%;醋酸纤维素乙酰基含量48. 54%,取代度1. 99;醋酸纤维素-聚乙二醇复合膜中PEG成功负载且没有改变醋酸纤维素本身结构;复合膜内部结构更为致密;拉伸强度提高了13. 42%,断裂伸长率提高了114. 76%;复合膜紫外光阻隔效果比基膜好;接触角由基膜的93°降低到复合膜的28°,亲水性大幅增加;加入PEG后材料热稳定性稍降低。     

制备竹LYOCELL纤维对原料竹浆的要求

简要介绍了竹Lyocell纤维的制备原理和工艺,阐述了原料竹纤维素的聚合度对其在氧化甲基吗啉溶剂中溶解性能的影响,介绍了制取竹Lyocell纤维的竹浆原料的精制纯化方法,并提出制备竹Lyocell纤维对竹浆原料--竹纤维素的要求.     

竹纤维研究进展

介绍了竹纤维的天然特性与优点,及其在功能性保健纺织品方面上的应用,简要阐述了竹原纤维、竹浆纤维、竹炭、纤维、竹纤维素氨基甲酸酯和纳米改性竹炭的原理及生产工艺流程,对我国竹纤维的发展现状进行了综述,并对未来发展趋势进行了展望。     

CNCs增强PCL复合纤维支架的静电纺丝制备及其性能表征

采用静电纺丝技术制备了聚己内酯(PCL)纤维支架,并将酸水解制得的纤维素纳米晶体(CNCs)作为增强体,制备了不同CNCs加载量的CNCs/PCL复合纤维支架,以提高PCL纤维支架的力学性能,并探讨了CNCs对PCL纤维支架细胞相容性的影响。结果表明:最佳增强条件是m(CNCs)/m(PCL)为5.25%,在该条件下制备的复合纤维支架(CNCs-5.25/PCL)最大应力和断裂伸长与纯PCL纤维支架相比分别提高了291%和320%。复合纤维支架上成功培养了成人胰腺导管癌细胞(Panc-1)和肝细胞(HL7702);对成人胰腺导管癌细胞在PCL及CNCs/PCL复合纤维支架上的增殖速率进行的单因素方差分析表明,CNCs没有增大PCL复合纤维支架的细胞毒性。CNCs可以作为静电纺PCL纤维支架的增强材料,制备具有良好力学性能和细胞相容性的纳米复合纤维支架,为CNCs在组织工程中的应用提供了理论依据。     

漂白竹浆碱抽提制备溶解浆的研究

以漂白竹浆为原料,通过碱抽提技术制备竹溶解浆,并用X射线衍射仪研究竹浆中纤维素晶型结构的变化,用场发射扫描电镜(FE-SEM)观察纤维表面形貌的变化,采用凝胶渗透色谱(GPC)分析碱抽提后竹浆相对分子质量分布(MWD)。经碱抽提后,采用盐酸进行酸处理,以调控溶解浆的聚合度、灰分和白度。研究结果表明:在浆质量分数10%条件下,Na OH质量分数10%,温度30℃,时间60 min,半纤维素脱除率可达66.71%;FE-SEM观察到半纤维素的去除减少了纤维表面原纤化现象,增大纤维横向宽度,增加了纤维柔软性及卷曲性;GPC分析表明多分散系数(PDI)随半纤维素的去除逐渐下降,由7.71降至4.43,竹浆相对分子质量增加,提高了相对分子质量分布的均一性。酸处理过程使残余半纤维素质量分数降至7.02%,竹溶解浆纤维素纯度高达94.25%。     

慈竹纳米纤维素的制备及特征分析

以慈竹为原料,先经过抽提处理除去抽提物,再经次氯酸钠和氢氧化钠溶液处理,除去其中的木质素与半纤维素而得到α-纤维素,将得到的α-纤维素通过33%(wt.)硫酸溶液与超声波处理相结合的方式分离出慈竹纳米纤维素。通过扫描电镜(SEM)与透射扫描电镜(TEM)对纳米纤维素的形态特征进行了分析,结果表明纳米纤维素径级范围约10～25 nm。傅里叶红外光谱(FTIR)分析显示慈竹中木质素以及半纤维素已被完全分离,α-纤维素与纳米纤维素化学成分基本一致;热重分析(TGA)显示分离出慈竹纤维中的半纤维素与木质素后,α-纤维素与纳米纤维素热稳定性明显提高,但纳米纤维素的热解温度略低于α-纤维素;X射线衍射(XRD)分析表明在各个分离阶段所得产物中,α-纤维素以及纳米纤维素晶体的结晶度得到较大提高,且均呈现出典型的纤维素Ⅰ结构。     

慈竹纳米纤维素的制备及特征分析

以慈竹为原料,先经过抽提处理除去抽提物,再经次氯酸钠和氢氧化钠溶液处理,除去其中的木质素与半纤维素而得到α-纤维素,将得到的α-纤维素通过33％(wt.)硫酸溶液与超声波处理相结合的方式分离出慈竹纳米纤维素.通过扫描电镜(SEM)与透射扫描电镜(TEM)对纳米纤维素的形态特征进行了分析,结果表明纳米纤维素径级范围约10 ～ 25 nm.傅里叶红外光谱(FTIR)分析显示慈竹中木质素以及半纤维素已被完全分离,α-纤维素与纳米纤维素化学成分基本一致;热重分析(TGA)显示分离出慈竹纤维中的半纤维素与木质素后,α-纤维素与纳米纤维素热稳定性明显提高,但纳米纤维素的热解温度略低于α-纤维素;X射线衍射(XRD)分析表明在各个分离阶段所得产物中,α-纤维素以及纳米纤维素晶体的结晶度得到较大提高,且均呈现出典型的纤维素Ⅰ结构.     

纤维素纳米晶体对同轴电纺PMMA/PAN复合纳米纤维性能的影响

采用同轴静电纺丝技术,将酸水解获得的纤维素纳米晶体(cellulose nanocrystals,CNCs)添加到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/二甲基甲酰胺(DMF)溶液中作为壳层电纺液,聚丙烯腈(PAN)/DMF溶液为核层电纺液,成功制备出核-壳结构的纳米复合纤维。探讨了CNCs添加量对电纺液的电导率和黏度的影响及同轴复合纤维的微观形貌、直径分布、结晶特性、热学性能和疏水性能的影响。结果表明:CNCs添加后电纺液的电导率和黏度有明显提高,所制备的同轴纳米纤维具有较好的核-壳结构,其直径随CNCs加载量的增加而减小,且分布更加集中;添加高结晶度的CNCs后,复合纤维的结晶性得到明显提高;在热学性能方面,CNCs增强的同轴纳米材料最大热分解温度为402.7℃,远高于单纺PMMA和单纺PAN纤维以及未添加CNCs的同轴PMMA/PAN纳米材料;添加亲水性CNCs后,水接触角值由130.0°降低至116.7°,复合纤维的疏水性能明显下降。     

离子液体中制备纳米TiO2/纤维素复合纤维及产物的光催化性能

纳米TiO2/纤维素的复合纤维可以用于纺织、材料和催化等领域.在1-丁基-3-甲基咪唑氧盐([ BMIM] Cl)离子液体中,将纳米TiO2粉末与纤维素浆柏共混,采用湿法成型技术制备不同含量的纳米TiO2/纤维素纤维复合纤维.通过力学测试、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)对所得复合纤维的力学性能、形貌和结构等进行表征;以亚甲基蓝为模型物,对其光催化性能进行测试.结果表明,TiO2质量分数对复合纤维的形貌和性能影响显著,随TiO2质量分数由2％增大至16.7％,复合纤维的断裂强度降低,初始模量由0.139 cN/dtex降至0.077 cN/dtex,光催化性能先降低而后增强,其中含TiO216.7％的复合纤维催化性能较强.以[BMIM] Cl离子液体为介质,温法纺丝制备有光催化活性纳米TiO2/纤维素纤维的方法是可行的;综合考虑,含TiO2 2.0％的复合纤维性能较佳.     

竹纤维乙酰化改性制备醋酸纤维素

竹纤维经乙酰化改性制备醋酸纤维素。研究了催化剂种类、原料固液配比、催化剂用量和反应时间对取代度和不溶物含量的影响,并采用傅里叶红外光谱(FTIR)和X-射线衍射(XRD)对乙酰化产物进行了表征。结果表明:竹纤维的羟基被乙酰基取代,其纤维素中晶格遭到破坏;固液配比1∶5,催化剂硫酸用量9%,反应2.5 h,乙酰化产物不溶物含量较少,取代度达2.8以上。     

碱煮氧化工艺制备竹纤维及结构性能表征

研究以竹片为原料,经氢氧化钠蒸煮预处理后匀浆,再用次氯酸钠与氢氧化钠的混合液对匀浆液干燥物进行氧化处理,以考察处理过程对纤维素结构的影响和除杂效果。同时,利用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)和X射线衍射(XRD)对各阶段竹材的变化进行表征。结果表明:以8%(w/v)浓度的氢氧化钠溶液蒸煮竹材30 min,6%(w/v)的次氯酸钠(NaClO)与8%的氢氧化钠(NaOH)混合液以4∶1的体积比在40℃条件下氧化处理24 h后,得到的竹纤维平均直径为10.33μm,半纤维素和木质素可被有效去除,相对结晶度为62.93%,比原材料略有提高,制得竹纤维的热稳定性相比原材料和碱处理后样品出现下降。     

信息专栏

巴西揭开竹纤维结构巴西纺织服装行业协会报道,位于巴西圣保罗具有35年历史的纺织市场,从2005年9月开始为巴西纺织和服装经销商提供不同种类的竹纤维。竹纤维以天然竹子为原料,提取出的竹纤维素,采用蒸煮等物理方法加工制做而成。它不含任何化学添加剂,是一种真正意义上的环保纤维。纤维光泽亮丽,具有独特的抗菌防臭性能及优良的着色性、反弹性、悬垂性、耐磨性、抗菌性,特别是吸湿放湿性、透气性居各纤维之首。竹纤维横截面均布满了大大小小的空隙,可以在瞬间吸收并蒸发水分。由于竹纤维冬暖夏凉的特点,用竹纤维制成的床上用品更是成为世界…