非晶态木质纳米纤维素机械特性的建模

为提高对以木纤维为填充材料的复合材料的理解和性能分析,对木质纳米纤维素中的非晶态结构进行分子建模与拉伸变形仿真研究.通过对纳米纤维素非晶态结构进行周期性边界条件建模,在能量最小化和热平衡后,基于ReaxFF力场用开源代码程序LAMMPS对模型进行拉伸变形仿真,模拟原子间的相互作用,对其数据结果采用MATLAB进行后处理分析,并采用可视化开源软件Atomeye对变形过程进行监控.通过所建模型仿真研究数据,可以计算得到木质纳米纤维素纳观尺度的机械特性,求得纳观结构中应力一应变曲线,将其同实验数据相比较,用于预测材料宏观尺度各特性以及本构关系.该研究为今后分析高分子聚合物和纤维素的纳米微观界面相容性打下基础,能更好地理解高分子纤维聚合材料的力学性能.     

纳米纤维素纤维的制备及其对马铃薯淀粉薄膜性能的影响

利用农作物废弃物-花生壳作为主要原料,采用硫酸水解的方法制备花生壳纳米纤维素纤维以及马铃薯淀粉薄膜,并使用扫描电子显微镜和万能拉伸试验机等仪器对添加了纳米纤维素纤维的马铃薯淀粉薄膜性能进行研究。结果发现,花生壳纳米纤维素纤维呈现棒状形状;适量添加纳米纤维素纤维能够有效提高马铃薯淀粉薄膜的拉伸强度和降解时间,但是降低了薄膜的透光率、导致薄膜透明度不高;纳米纤维素纤维含量为5%左右的马铃薯淀粉薄膜的性能较为优良,制备出来的薄膜结构紧密、平整、光滑。     

玉米秸秆纤维/聚乳酸复合材料的力学及降解性能研究

利用热压工艺制备得到了玉米秸秆纤维/聚乳酸复合材料,研究了玉米秸秆纤维的含量对复合材料力学及降解性能的影响。研究表明：随着玉米秸秆纤维含量的增加,复合材料的力学性能（拉伸强度、断裂伸长率）出现先增大后减小的变化趋势,在玉米秸秆纤维含量为10%时复合材料的断裂伸长率达到20.3%,复合材料的拉伸强度在玉米秸秆纤维含量13%时达到最大值24.38MPa;在降解120 d后,玉米秸秆纤维/聚乳酸复合材料的质量损失率变大,同时随着玉米秸秆纤维含量的增加,复合材料的质量损失逐渐变大,聚乳酸分子量的降低速度加快。     

丝瓜络纳米纤维素晶体的制备与表征

【目的】以废弃的丝瓜络为原料,利用其优良的生物理化特性制备高附加值的纳米纤维素晶体(NCC),探索丝瓜络资源高值化综合利用的新途径。【方法】用KOH/NaClO2体系脱除丝瓜络原料中的木质素和半纤维素,制备丝瓜络纯化纤维素,利用纤维形态分析仪分析丝瓜络纯化纤维素的纤维形态,采用超声-硫酸水解法制备高得率的丝瓜络纳米纤维素晶体,并对纳米纤维素晶体的微观形貌、物理和表面化学性质进行了表征。【结果】丝瓜络纯化纤维素的平均直径为26.4μm,重均长度平均为0.893nm,卷曲度为6.8%。丝瓜络纳米纤维素晶体直径约10nm,长度为200~400nm,Zeta电位为-15.1mV,结晶度为63.3%。【结论】丝瓜络纯化纤维素是一种潜在的优良制浆纤维原料,棒状丝瓜络纳米纤维素晶体可作为绿色的纳米增强相使用,经冷冻干燥处理后形成的纳米纤维素泡沫体表现出了良好的保温性能。     

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。      

氧化纤维素纳米晶Pickering乳液的制备、表征及应用

【目的】以改性的方法提高纤维素纳米晶的水溶性,用其制备稳定的水包油型Pickering乳液,并初步探究Pickering乳液在制备复乳和包埋益生菌中的潜在应用价值.【方法】首先,采用TEMPO(2,2,6,6-tetramethylepiperidin-1-oxyl,2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基)/NaBr/NaClO体系对微晶纤维素进行化学改性,分别制备氧化度为30%、50%和100%的氧化纤维素纳米晶,通过扫描电子显微镜和红外光谱分别对其形貌和羧基化学结构进行测定.其次,用氧化纤维素纳米晶制备Pickering乳液,用荧光显微镜和Turbi Scan稳定性分析仪分别对其形态和稳定性进行表征和分析.最后,用氧化纤维素纳米晶制备复乳,并将上述制备的Pickering乳液用于菌体包埋,用激光共聚焦显微镜进行观察.【结果】氧化后的纤维素纳米晶结构疏松,羧基含量增加,水溶性随氧化度的升高而增加;氧化度为50%的纤维素纳米晶制备的Pickering乳液较稳定,其也可用来制备W/O/W型乳液,而且Pickering乳液用于菌体包埋,有较好的包埋效果.【结论】氧化后的纤维素纳米晶能够制备出稳定性较好的Pickering乳液,该Pickering乳液可以用于制备W/O/W型复乳以及菌体的包埋,具有潜在的应用价值.     

木质素磺酸钙活性接枝改性制备高性能无胶纳米纤丝化复合材料

为解决复合材料的制备加工设备特殊、工艺流程繁琐及材料强度低等问题,以木质纤维为原料,通过机械胶膜法将木纤维和木质素磺酸钙有效地复合在一起,再通过热压得到高性能纳米纤丝化复合材料。借助扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)分析复合材料的形貌结构、化学组分的主要基团和元素,对无胶纤维板和纳米纤丝化复合材料的力学指标进行比较,以探索纳米纤丝化复合材料的机械性能。结果表明:木纤维机械胶磨会使木纤维分层分支,无胶热压纳米纤丝化复合材料呈层状结构;木质素磺酸钙与木纤维胶磨后能够有效地粘合在一起,增加表面活性;与无胶纤维板相比,纳米纤丝化复合材料的静曲强度、弹性模量、内结合强度均提高,比纯木纤维板分别提高213%、178%、263%,比胶磨纤维材料分别提高15%、14%、22%;而吸水厚度膨胀率分别降低了51%、22%。     

笋头纳米纤维素晶体的制备及理化性质分析

为促进笋头的高值化利用,利用富含纤维素的竹笋笋头进行纳米纤维素晶体(cellulose nanocrystal,CNC)的制备。以福建省绿竹笋笋头为原料,通过粉碎、前处理和硫酸水解法进行笋头纳米纤维素晶体的制备,并研究其持水力、持油力和膨胀力等理化性质。结果表明:笋头是制备纳米纤维素晶体的适宜原料,经过硫酸水解后笋头纳米纤维素晶体的理化性质得到显著改良。通过硫酸水解法制备的笋头纳米纤维素晶体的得率为49.54%,粒径为91.87nm;相对于笋头粗纤维,笋头纳米纤维素晶体的持水力、持油力和膨胀力分别提高了99.54%、29.80%和81.15%。     

纳米TiO_2与活性炭纤维复合材料降低室内污染物(Ⅰ)——纳米TiO_2气凝胶的制备

为了获得具有网络结构和纳米级粒子的TiO2光催化材料,使之负载到活性炭纤维(ACF)上,并在紫外光的作用下,达到有效降低室内空气中污染物的目的,以钛酸丁酯(Ti(OC4H9)4为原料,乙酸和乙酰丙酮为水解催化剂,利用Sol-Gel方法制备凝胶,并利用超临界流体干燥手段制备TiO2气凝胶.溶胶-凝胶反应溶液的配比为Ti(OR)4∶ EtOH∶ H2O∶ AcOR∶ ACACH=20∶ 40∶ 5∶ 0.2∶ 2(体积比,mL),可在120min左右得到醇凝胶.将醇凝胶置于-21℃条件下陈化1～3d,然后在12h内自然升温至室温,24h内置于超临界流体中进行干燥,可以得到具有纳米结构的TiO2气凝胶.该气凝胶可用于制备ACF/TiO2复合材料.     

一种用于清除果汁中展青霉素的分子印迹纳米纤维膜的制备及其研究

结合分子印迹技术及静电纺丝技术,制备了展青霉素分子印迹聚丙烯腈-聚氨脂纳米纤维膜(PANPU-nanoparticles)。利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射仪(XRD)等对所制备的材料进行表征,表明分子印迹纳米颗粒被负载在PAN-PU纳米纤维表面上,纳米粒子发生团聚现象,纳米纤维膜均匀度和径向性好,直径约为200 nm。所制备的PAN-PU-nanoparticles对展青霉素有很好的选择性吸附作用,有望用于果汁中展青霉素的清除与检测技术研究。     

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。      

新型纳米遮阳降温复合材料的研究（英文）

[目的]研制一类新型的纳米遮阳降温复合材料,该类材料能有效控制温室光照强度并降低室内温度,且可反射红外光并将入射光转变为更利于植物进行光合作用的蓝紫光和散射光。[方法]利用熔融插层法制备了新型的纳米遮阳降温复合材料,采用FA、XRD、TG、UV-Vis-NIR等对纳米降温材料的结构和性能进行了表征。[结果]跟踪测定了不同类型的纳米降温材料的降温效果,表明这种单层共挤制备的纳米遮阳降温材料能有效降低棚内温度3-4℃。[结论]纳米遮阳降温复合材料是对农业增效,农民增收做出了重要贡献的农业生产资料,具有广泛的应用前景。     

生物质基木质纤维复合膜的制备及性能

半纤维素是木质纤维的主要组分之一,但其潜在应用价值远没有得到开发和利用。以毛竹季铵盐半纤维素为原料与羧甲基纤维素通过流延法制备复合膜材料。FT-IR、XRD结果表明,复合膜制备中无新键形成,QH与CMC主要通过氢键和静电吸引结合;由SEM及AFM可知,复合膜表面光滑、结构致密,说明这两种高分子通过这种物理方式结合紧密;复合膜抗拉强度随着CMC的比例增加而增加,且最大值可达65.2MPa。通过UV-vis测试,复合膜透光率均高于80%。由于复合膜具有良好的力学性能和透光率,制备过程工艺简单,并且两种生物质大分子具有生物相容性,因此,复合膜可用于食品包装领域,并为生物质木质纤维的利用开拓新的途径。     

碱处理竹原纤维/不饱和聚酯复合材料的力学性能及界面表征

采用模压成型方法制备竹原纤维增强不饱和聚酯(UPE)复合材料,以1%、3%和5%Na OH溶液处理竹原纤维,以改善纤维与UPE树脂间的界面相容性。结果表明:碱处理竹原纤维显著提高了复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量;1%Na OH溶液处理竹原纤维得到的复合材料力学性能最佳。碱处理后纤维的傅里叶红外光谱(FT-IR)与X-射线光电子能谱(XPS)分析表明:碱处理可移除纤维表面木素、半纤维素以及杂质等,使竹原纤维的纤维素相对含量增加,纤维表面变得粗糙。复合材料拉伸断面扫描电镜(SEM)分析表明:碱处理纤维改善了竹原纤维与UPE树脂的界面粘结。     

纳米晶纤维素补强天然橡胶的研究

采用共凝沉法制备了纳米晶纤维素/天然橡胶(NCC/NR)复合材料.对复合材料的微观结构、物理机械性能、动态力学性能、热稳定性分析结果表明,纳米晶纤维素在天然橡胶中分散均匀,对天然橡胶有较好的补强作用,复合材料的储能模量提高,损耗因子下降,但对天然橡胶的热稳定性影响不大.     

生物预处理秸秆纤维特性及复合材料的性能研究

  目的  探究生物预处理对秸秆纤维及其与脲醛树脂制备的复合材料性能的影响,为秸秆基复合材料的制备及发展提供理论依据。  方法  接种微生物菌剂(秸秆腐熟剂)对水稻Oryza sativa秸秆进行好氧发酵处理,测定不同处理时间下水稻秸秆中半纤维素、纤维素、木质素等的变化,测试并对比未经生物改性处理秸秆纤维(S₀)、经生物改性处理5 (S₅)和10 d (S₁₀)秸秆纤维的结晶度和微观形貌,制备秸秆纤维/脲醛树脂复合材料,分别标记为F₀、F₅、F₁₀,比较不同生物预处理时间下秸秆基复合材料的表面性能和力学性能。  结果  改性处理后秸秆表面的硅和蜡等物质被去除,但较长的生物改性处理时间(10 d)会破坏秸秆纤维自身结构。相比于S₀和S₁₀,S₅的纤维素相对含量最高,为37.99%,结晶度也最好,为47.8%。3种秸秆基复合材料中F₅疏水性最好,表面能最低,冲击韧性最大(7 665.64 J·m?2);F₁₀抗弯性能更好,静曲强度和弹性模量分别为27.73和20 354 MPa,相比F₀分别提高了59.00%和50.17%。  结论  生物改性处理可以改善秸秆纤维的表面性质,提高秸秆纤维/脲醛树脂复合材料的性能,生物改性处理5 d的秸秆纤维更好,制备的复合材料性能更优良。图4表1参28     

基于壳聚糖磁性纳米复合材料的制备及在水果保鲜中应用

建立了一种基于壳聚糖的磁性纳米复合材料制备方法、表征及其应用.将氯化铁和氯化亚铁在加热条件下与氨水反应得到磁性微球.将磁性微球与壳聚糖交联,加入纳米二氧化钛粉体,在搅拌条件下依次滴加硝酸银溶液和甲醛溶液将银纳米颗粒复合到材料,在外磁场作用下进行分离,得到磁性纳米复合材料.采用红外光谱法、热重分析仪、磁强度计、比表面测定仪等对材料结构进行表征,并将该材料应用于香蕉保鲜剂,结果表明该材料可降低香蕉中水分损失和延缓水果的腐烂.     

秸秆纤维在材料领域的研究进展

我国每年所产生的秸秆量数量巨大,但秸秆在材料领域内的有效利用率相对较低,针对这一现状,本文叙述了秸秆纤维在材料领域应用的研究进展。分别对秸秆纤维制备建筑材料、发泡缓冲包装材料、刨花板、秸秆/热塑性塑料复合材料及3D打印复合材料等几类复合材料进行介绍。分析了存在的难点,进一步解决制备过程中的关键性问题,为秸秆纤维在材料领域的发展利用带来新机遇。     

TEMPO氧化法制备氧化纤维素纳米纤维

以漂白针叶木浆为纤维原料,在2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基(TEMPO)-NaClO-NaBr的氧化体系下制备得到氧化纤维素纳米纤维.采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TG)等手段对氧化纤维素进行表征,并测定氧化纤维素羧基质量摩尔浓...     

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.