ATRP法制备纤维素-油脂-糠醛热塑性弹性体及性能表征

通过"从主链接枝"原子转移自由基聚合(ATRP)法,采用分步聚合策略,成功制备了一种乙基纤维素接枝嵌段共聚物乙基纤维素-g-甲基丙烯酸月桂酯-b-甲基丙烯酸四氢糠基酯(EC-g-P(LMA-b-THFMA))。对聚合物的热力学性能研究发现:共聚物中存在两个热转变,分别发生在-35℃和49～56℃时,表明该共聚物存在微相分离;机械性能分析表明该共聚物具有优异的热塑性弹性体行为,伸长率为89%～147%,拉伸强度为1.7～9.5 MPa。循环拉伸机械性能研究表明EC-g-P(LMA-b-THFMA200)的弹性恢复系数高达92%以上。乙基纤维素接枝共聚物的机械性能具有明显的增强作用,较线性聚合物P(LMA-b-THFMA)的机械强度提高了1.36倍。     

功能性乙基纤维素-松香复合膜的合成与性能表征

以松香衍生物马来海松酸(MPA)为原料,通过酯化反应将其接枝到乙基纤维素(EC)骨架上合成乙基纤维素-松香基聚合物(EC-g-MPA),然后采用环氧大豆油(ESO)对其进行改性和内增塑,制备了生物基复合膜(EC-g-MPA-ESO),并对EC-g-MPA的结构和EC-g-MPA-ESO的结构及性能进行表征。研究结果表明:FT-IR、¹H NMR和UV-Vis证实MPA已成功接枝到EC分子上;复合膜EC-g-MPA-ESO具有一定的紫外吸收能力,且相比于EC和EC-g-MPA,复合膜的玻璃化转变温度(T_g)有所降低,同时具有较好的韧性;当ESO用量(以EC-g-MPA质量计)达到20%时,其拉伸强度达到最大值12.07 MPa,力学性能最佳;循环拉伸实验证实EC-g-MPA-ESO的弹性恢复系数随着伸长率的增加而增加,当伸长率达到80%时,其弹性恢复系数可以达到54.6%,表明EC-g-MPA-ESO具有优异的回弹性,可作为一种热塑性弹性体。该复合膜具有纤维素骨架和松香结构官能团,有望应用于紫外吸收和可降解薄膜材料领域。     

松香-油脂和糠醛-油脂基半互穿网络结构压敏胶的制备及性能研究

以松香基甲基丙烯酸缩水甘油酯(RGMA)和糠醛基单体甲基丙烯酸四氢糠基酯(THFMA)为硬单体,油脂基单体甲基丙烯酸月桂酯(LMA)为软单体,通过自由基聚合反应得到THFMA-10、THFMA-20和RGMA-20系列聚丙烯酸酯共聚物,并通过光固化反应制备半互穿交联网络光固化压敏胶。采用红外光谱(FT-IR)和凝胶渗透色谱(GPC)对光固化压敏胶进行结构表征,并对其热性能、紫外光吸收性能、力学性能和流变性能进行分析。研究结果表明：3种共聚物的数均相对分子质量(M_n)位于40 000～60 000之间,分散性指数(PDI)分布在2～3之间,M_n对压敏胶黏附性能的影响可忽略不计;FT-IR分析证明光固化压敏胶成功制备;DSC分析证明样品中半互穿网络结构与共聚物具有良好的相容性,以二缩三乙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)作交联剂,用量5%时,丙烯酸酯共聚物经交联光固化后弹性和内聚性均显著提高,相比于THFMA,由RGMA单体制得的压敏胶分子链的刚性更高;TG分析表明光固化后压敏胶的热稳定性明显提升。以RGMA为硬单体所制备的压敏胶的紫外光吸收性能优于T...     

乙基纤维素-脂松香-油脂基聚合物的合成及其压敏胶应用性能

将脂松香（GR）与甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）合成脂松香基甲基丙烯酸酯（GRGMA）,然后通过原子转移自由基聚合（ATRP）合成乙基纤维素-脂松香-油脂基聚合物（EC-R-LMA）,并采用FT-IR、¹H NMR、DSC、TG/DTG、应力-应变测试对GRGMA及EC-R-LMA的结构和性能进行表征。研究结果表明：单体转化率均高于90%;随着GRGMA摩尔分数从10%增加至70%,EC-R-LMA的T_g从-61.3℃升高至62.58℃;当GRGMA摩尔分数从30%升高至35%,EC-R-LMA拉伸强度从0.41 MPa升高至0.50 MPa,经交联后,交联聚合物（BMI-EC-R-LMA）拉伸强度分别升高至1.04和1.27 MPa;此外,当GRGMA和LMA物质的量之比为1∶9和2∶8时,T_g分别为-61.3和-52.9℃,可用作压敏胶（PSA）,GRGMA充当PSA的硬单体,而不是增黏树脂。GRGMA摩尔分数从10%升高至20%,压敏胶180°剥离强度从0.56 N/cm升高至1.08 N/cm,持黏性能从2 h升...     

热塑性魔芋葡甘聚糖材料的合成及表征

以资源丰富的天然可降解高分子材料魔芋葡甘聚糖(KGM)为原料,乙酸乙烯酯和丙烯酸甲酯为接枝单体合成了不溶于水的可降解热塑性KGM(TKGM)新材料.当以过硫酸铵为引发剂时接枝效果较好,且当引发剂浓度为8mmol/L、反应温度70℃、反应时间3h、单体浓度0.49mol/L时,KGM可获得较高的接枝率和接枝效率.采用傅立叶红外光谱(FT-IR)、偏光显微镜(POM)照片、低温差示扫描量热仪(DSC)和综合热分析等对改性材料的结构和性能进行了分析表征.结果表明:合成了KGM和乙酸乙烯酯、丙烯酸甲酯的接枝共聚物;KGM原有的结晶结构被破坏,分子结构呈现无序化;玻璃化转变温度(Tg)仅为13.14℃,且在102.5℃处有明显的熔融吸热峰,分解和熔融温差达200℃以上,具有较好的热塑加工性能.     

羧甲基纤维素-壳聚糖共混膜的性能表征

通过共混的方法制备了3种不同质量比(1∶2、1∶1、2∶1)的羧甲基纤维素-壳聚糖(CMC-CS)共混膜,利用IR和扫描电镜(SEM)对膜进行结构表征,用差示扫描量热法(DSC)考察了CMC-CS共混膜的热稳定性,研究了共混膜的均匀性、耐酸性、拉伸强度和溶胀性,并对分子间的作用机理进行探讨。结果表明,CMC与CS混合时,存在静电作用与氢键作用,生成了聚电解质复合物;在170~330℃,共混膜分子间发生降解,在217.4℃时离子键断裂,静电作用消失;经分析当CMC与CS比例为1∶1时,膜性能最好,共混膜的静电作用最大,拉伸强度可达34.44 MPa,比CS单膜拉伸强度提高了64.47%;CMC的加入,使得酸性适用范围下限由CS膜的pH值5降至4,在pH值6中浸泡一段时间后,测得拉伸强度为25.71 MPa;CMC-CS膜的吸水溶胀性显著降低。     

植物油脂基热塑性高分子合成与应用研究进展

随着科学技术的发展,高分子材料的大量涌现给人们的生活带来了诸多便利。由于石化资源日益紧缺和环境问题日益严重,寻找可替代石化资源的绿色原料是当前科学研究的热点之一。以植物油脂为原料开发能源、化学品和材料,可以缓解资源短缺问题,减少对环境的冲击。由于我国食用植物油长期依赖进口,极大地限制了油脂高分子材料的大规模产业化发展。可喜的是我国木本油料作物产业发达,以非食用木本油为原料开发高附加值的高分子材料符合我国的基本国情。笔者综述了植物油脂基热塑性高分子的合成与应用研究进展。首先介绍了基于大豆油、葵花籽油等植物油脂的单体制备、热塑性高分子合成研究进展;其次,介绍了植物油脂基热塑性高分子在纳米复合材料、弹性体、形状记忆材料、胶黏剂和涂料等功能性材料领域的研究进展。进一步综述了桐油、橡胶籽油、棕榈油等木本油脂基聚酯、聚氨酯、醇酸树脂、环氧树脂等高分子材料的合成及应用;最后,结合国内外的研究进展,总结了植物油脂基热塑性高分子面临的挑战和未来的研究方向,以期为木本油脂基热塑性高分子的合成与高值化利用提供参考。     

羟基化木本油脂的合成及其结构表征

以光皮树果油(WFO)和橡胶籽油(RSO)为原料,采用过氧乙酸法制备环氧化光皮树果油(EWFO)和环氧化橡胶籽油(ERSO),并以四氟硼酸为催化剂,乙二醇为羟基化试剂,对EWFO和ERSO进行羟基化改性制备羟基化光皮树果油(HWFO)和羟基化橡胶籽油(HRSO)。正交试验结果表明:EWFO的最佳制备工艺为WFO原料质量30 g,乙酸用量11 g,双氧水用量23 g,浓硫酸用量0.4 g,反应时间2 h,反应温度65℃,此条件下制备的EWFO的环氧值可达4.13%。以产物羟值为考察目标,对EWFO和ERSO羟基化条件进行优化,结果表明:m(乙二醇)∶m(ERSO)=3∶1,催化剂用量1%,90℃反应2 h的优化条件下,HRSO的羟值可达241.1 mg/g;催化剂用量1%,m(乙二醇)∶m(EWFO)=2∶1,100℃反应2 h的优化条件下,HWFO的羟值可达179.7 mg/g。FT-IR和1H NMR分析结果表明:在上述实验条件下,环氧化和羟基化反应均顺利进行,得到了相应的环氧化木本油脂和羟基化木本油脂。     

聚乙烯亚胺-纤维素的合成及对胆红素吸附性能

以聚乙烯亚胺(PEI)为功能基团、微晶纤维素(MCC)为载体通过环氧氯丙烷将PEI接枝到MCC上,制得功能高分子吸附材料PEI-MCC,通过红外光谱、元素分析、X射线衍射对PEI-MCC进行结构表征;测定其对胆红素的吸附性能。结果表明PEI-MCC的合成条件为:在N2保护下,环氧化纤维素(EC)与PEI的质量比为1∶6,反应介质为pH值11的氢氧化钠水溶液40 mL,反应温度70℃,反应时间12 h;过滤产物,水洗至中性,40℃真空干燥24 h,得微黄色固体粉末PEI-MCC,此时结晶度为78.36%,含氮量5.27%。静态吸附测得PEI-MCC对胆红素吸附容量为9.23 mg/g,吸附达平衡的时间为4 h。     

纤维素-丙烯酸酯模塑料的制备和性能研究

在模压温度140℃、模压时间12min 和成型压力 39.2 MPa 的条件下,能得到性能良好的纤维素-丙烯酸酯模塑料(CAEMP).比较了纤维素粒径、脱模剂种类、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基体种类和纤维素与PMMA基体的比例对模塑料制品性能的影响,在纤维素粒径为 19 μm、 PMMA为PMMA-7、纤维素与PMMA基体的比例为25∶75(质量比)和脱模剂为有机硅的情况下,模塑料制品的各项性能指标优异,弯曲强度为 49 MPa,弯曲模量 2 708 MPa,冲击强度 1.98 kJ/m2,吸水率为 0.78 %.     

SI-ATRP法制备纳米纤维素增强热塑性弹性体及其性能研究

以脱脂棉为原料制备纳米纤维素(CNCs),并通过表面引发原子转移自由基聚合法(SI-ATRP),在牺牲引发剂2-溴代异丁酸乙酯(EBiBr)存在的条件下,将甲基丙烯酸月桂酯(LMA)和甲基丙烯酸四氢糠基酯(THFMA)接枝到CNCs的表面,制备了CNCs增强的复合热塑性弹性体材料(CTPEs),并通过FT-IR、1H NMR和GPC证明成功制备了CTPEs。采用DSC和拉伸试验机对CTPEs的热力学性能和机械性能进行分析,DSC测试表明:随着THFMA含量的增加,CTPEs的玻璃化温度(Tg)由-0.04℃逐渐增加到22.58℃,CTPEs的拉伸强度由0.14 MPa增加到6.17 MPa。此外,通过比较具有相同THFMA/LMA单体投料比的CTPE-3与线性共聚物P(LMA-coTHFMA)的机械性能发现:CTPEs的拉伸强度较P(LMA-co-THFMA)提高了3倍,表明接枝后的CNCs可以实现CTPEs力学性能的增强。     

-乳酸-乙基纤维素可生物降解材料的研究

聚L-乳酸（PLLA）和乙基纤维素（EC）的三氯甲烷溶液以不同比例混合均匀后．浇膜制备PLLA-EC可降解材料，并采用红外光谱（FT-IR）、差示扫描量热法（DSC）和X射线衍射等方法表征所得共混物。共混物的PLLA组分可能形成结晶，且其熔点随着EC含量的增加而略微降低，结晶度和晶体完整度均显著下降。同时，共混物的亲水性随着EC含量的增加而增大。这些因素影响着PLLA-EC共混物的降解性能，当EC含量高于30％时，PLLA-EC共混物在磷酸缓冲液中的降解速率迅速增大，并在EC为80％时最大。     

纤维素纳米纤丝增强导电水凝胶的合成与表征

以聚乙烯醇/硼酸盐(PB)凝胶体系作为导电水凝胶(ECHs)基本骨架,在纤维素纳米纤丝(cellulose nanofibers,CNFs)上原位聚合吡咯单体(Py)得到CNF-PPy复合物,再将其分散到PB基体当中,制得高可塑性和一定自修复特性的纳米复合导电水凝胶(PB-CNF-PPy)。对胶体化学官能团、微观形貌、晶型结构、流变特性和导电性等性能的测试分析发现:原位聚合过程保持了PPy的共轭结构及其导电性,胶体表面呈蜂窝多孔状,孔隙直径为(4.62±0.05)μm。凝胶平均含水率和密度分别为90.61%和1.13 g/cm3;随着CNF和PPy含量的提高,胶体黏弹性、力学强度和导电性都明显增强。当CNF为2.0%、PPy为0.5%时,存储模量G'可达5.5 k Pa,约为纯PB凝胶的70倍,能承受的最大应力约为CNF 1.0%、PPy 0.5%时的8~9倍,电导率可达3.38×10-2S/m。     

木质纳米纤维素基材料热传导性能研究进展

木质纳米纤维素基材料,如气凝胶或泡沫,具有原料广泛、生物可降解且多孔性等特征。作为常温常压下使用的非导体材料,其热传导主要取决于气体传导,其次为固体传导,而对流和辐射换热则可忽略不计。研究者致力于通过筛选干燥方式（如超临界干燥、冷冻干燥、气干或者烘干）、优化干燥工艺参数、添加纳米填料以及疏水改性来调控材料的孔径以及超微结构,进而获得热导率低于空气热导率,室温下为25 mW/（m·K）的超级保温材料。这类材料有望替代市场上常见的建筑或包装用石油基保温材料,可极大地减少环境污染压力。文中概述木质纳米纤维素基材料的热传递过程,讨论木质纳米纤维素基材料的热传导及其影响因子和作用机制,期望对开发新型的、具有低热导率的超级保温材料提供参考。     

糠醛渣活性炭的制备和性能研究

以糠醛渣为原料，成功地制备出脱硫活性炭，并详细考察了制备过程中影响炭性能的诸因素，该炭表面基团丰富，中孔发达，特别是经ＣＯ２改质后，脱硫性能显著提高。     

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...     

5-硝基糠醛二醋酸酯的合成及其结构测定

本文研究了由糠醛制备5-硝基糠醛二醋酸酯的新方法,发现了熔点分别为91-92℃和105-106℃两种不同晶型的5-硝糠醛二醋酸酯,并测定了它们的晶体结构。     

纳米纤维素气凝胶的制备、表征及其性能研究

以纳米纤维素纤丝(NCFs)为原料,在四氯化锡的催化下与1,4-丁二醇二缩水甘油醚(BDGE)发生交联反应制备了多孔的纳米纤维素气凝胶,采用扫描电镜、傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、热重分析仪、X射线光电子能谱和全自动比表面积及物理吸附分析仪,对制备的纳米纤维素气凝胶的微观形貌、化学结构、晶型结构、热稳定性、表面元素及比表面积进行了表征,考察了纳米纤维素气凝胶的密度、溶剂吸收、形状恢复以及重复使用性能。结果表明:NCFs与BDGE发生了交联反应,制备的纳米纤维素气凝胶具有连续的多孔网络结构,其仍保持原来的纤维素I型结构,初始分解温度在300℃以上,m(BDGE)∶m(NCFs)为2∶1时,制备的气凝胶密度为0.020 2 mg/cm3,比表面积为25.6 m2/g,吸水倍数为36.5 g/g。气凝胶在水中5 s能迅速恢复其原来形状,在DMSO中20 s能恢复形状的90%,气凝胶重复使用5次,吸水倍数仍高达30.4 g/g。     

海藻酸钠/纤维素复合微球的制备及性能表征

以短绒棉浆为原料,在NaOH/尿素溶剂体系中将纤维素与海藻酸钠按比例混合,采用溶胶凝胶转相法制备系列海藻酸钠/纤维素复合微球(SACCM),并探讨了SACCM对水相中磷酸根离子的吸附能力。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和激光粒度分析仪等对复合微球的结构和性能进行了分析。研究结果表明:系列复合微球均成球形,平均粒径约为360μm,微球均表现为具孔的三维网状结构,孔径2～5μm;通过FT-IR谱图可以看出,纤维素未与海藻酸钠发生化学反应,而是通过物理复合成球。吸附实验结果表明:复合微球对水相中磷酸根均具有较强的吸附性能,且吸附能力随着海藻酸钠质量分数的增加而变强,当海藻酸钠质量分数20%(SACCM20)时,对磷酸根的吸附性能最强,吸附效率可达到85.58%。     

NMMO工艺竹基纤维素膜的制备和表征

以竹基纤维素为原料，以N-甲基吗啉-N-氧化物（NMMO）溶剂，制备竹基纤维素模型薄膜。利用轻敲模式原子力显微镜（AFM）观察了该模型薄膜的表面形貌，采用X-射线光电子能谱（XPS）测试了薄膜表面的组成，并考察了该竹基纤维素薄膜的热学和力学性能。实验结果表明，NMMO工艺制备的竹基纤维素薄膜具有近似原竹纤维的物理性能。