纤维素纳米纤维增强聚合物复合材料研究进展

纤维素纳米纤维(cellulose nanofiber,本文缩写为CNF)因其独特的网状结构和性能特点,在增强聚合物制备复合材料方面发展迅速.简述CNF的制备及特征;然后从改善团聚、提高界面相容性的角度,介绍对CNF进行表面衍生化、表面接枝和添加偶联剂等表面化学改性研究及改性后CNF的性能特点;简述利用CNF增强聚乙烯醇、聚乳酸、环氧树脂、酚醛树脂等聚合物的研究进展;最后对CNF增强聚合物复合材料今后的主要研究方向进行展望.     

硬脂酸/TiO_2/CNF超疏水复合材料的制备与表征

研究了一种利用硬脂酸对纳米二氧化钛(Nano-TiO_2)和纤维素纳米纤维(CNF)复合物进行有机表面修饰的新方法,主要包括纳米二氧化钛、纤维素纳米纤维的制备和利用硬脂酸对Nano-TiO_2/CNF复合体系进行有机表面修饰制得超疏水材料三个工艺过程。通过傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和场发射扫描电子镜(SEM)等对所得的样品进行表征,得出硬脂酸中的—COOH基团与TiO_2/CNF复合体系表面的—OH基团发生脱水反应,并将疏水性—CH_3基团引入复合体系中,复合体系表面构建的纳米级粗糙结构协同体系内引入的疏水基团使最终产物具有超疏水性。     

木纤维—合成纤维复合的研究

通过对不同复合条件下压制的木纤维－合成纤维复合材料的研究，探讨了木纤维的化学改性和胶粘剂的改性在木纤维－－合成纤维复3合过程中的作用，研究表明，木纤维能和顺丁烯二酸酐和丁二酸酐进行酯化反应，从而降低木纤维的表面极性，化学改性后的木纤维能与合成纤维进行良好的复合，改性胶粘剂对表面不同极性的木纤维和合成纤维都有良好的附着作用，可有效地改善木纤维与合成纤维的复合性能。     

木质纤维/塑料复合材料的发展现状及应用

木质纤维/塑料复合材料是以木质纤维材料为基本体,与塑料通过不同的复合途径制成的一种新型复合材料,综合了木质纤维与塑料的性能特点,因而用途广泛.作者介绍了木质纤维/塑料复合材料的复合工艺、界面特性和改性处理以及产品的应用前景.     

纳米TiO2改性竹炭和竹炭抑菌性能比较的研究

用纳米TiO2分别对颗粒状及粉末状竹炭进行改性得到纳米TiO2改性竹炭,并对纳米TiO2改性竹炭(颗粒、粉末)、4种炭化温度(500、600、700和800℃)的竹炭及纳米TiO2共7种材料,在无光照条件下对2种霉菌(黑曲霉菌、绿色木霉菌)进行抑菌试验.结果表明:纳米TiO2改性竹炭(颗粒、粉末)抑菌效果最好,其防治效力(E)分别为90%和100%;4种炭化温度竹炭的E分别为25%、25%、25%和0,纳米TiO2材料没有抑菌能力,其E为0.试验表明,纳米TiO2改性竹炭比普通竹炭的抑菌效果好,它是一种抑菌能力强的新型竹炭材料.     

纳米TiO_2改性竹炭和竹炭抑菌性能比较研究

用纳米TiO2分别对颗粒状及粉末状竹炭进行改性得到纳米改性竹炭,并对纳米改性竹炭(颗粒、粉末)、4种炭化温度(500℃、600℃、700℃和800℃)的竹炭及纳米TiO2共7种材料,在无光照条件下对2种霉菌(黑曲霉菌、绿色木霉菌)进行抑菌试验。结果表明:纳米TiO2改性竹炭(颗粒、粉末)抑菌效果最好,其防治效力(E)分别为90%和100%。4种炭化温度竹炭的防治效力(E)分别为25%、25%、25%和0%,纳米TiO2材料没有抑菌能力,其防治效力(E)为0%。试验表明,纳米TiO2改性竹炭比普通竹炭的抑菌效果好,是一种抑菌能力强的新型竹炭材料。     

聚丙烯与木纤维的复合研究

通过检测以木纤维和聚丙烯为原料制造的木塑复合材料的抗拉强度,研究了木纤维和聚丙烯的复合性能,并分析了木纤维与聚丙烯的质量比、马来酸酐改性聚丙烯及偶联剂对复合材料抗拉强度的影响.试验结果表明,当聚丙烯与木纤维的混合比为10∶3、偶联剂加入量约为聚丙烯质量的3%～5%时,木塑复合材料的抗拉性能最佳.     

三种塑料与木纤维复合性能的研究

选用线性低密度聚乙烯(LLDPE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)为原料,以2种比率与木纤维复合,用热压法制备了3种木塑复合材料,分析了塑料种类对复合材料的物理力学性能的影响.结果表明,LLDPE与木纤维的复合性能最好,其复合材料的抗冲击性好,但弯曲强度和弹性模量最低;PS与木纤维的复合性最差,其复合材料抗冲击性很差,但弯曲强度和弯曲弹性模量高;木纤维与PP复合材料的综合性能最佳.由此提出用LLDPE与PS共混改性制造木/塑复合材料的设想.     

竹炭陶的制备及其气体吸附和调湿性能

基于开发和利用生物质竹炭材料,以竹炭粉、凹凸棒、硅藻土等为原料,制备竹炭陶瓷复合材料,从而避免传统炭吸附材料易碎和粉尘污染的缺点。首先,将原料通过陶瓷造粒工艺制备成直径为2~5 mm的小球;然后,在N 2气氛中1250℃下烧结为竹炭陶小球,并对其结构和吸附性能进行了研究。XRD测试结果表明,竹炭陶瓷复合材料在烧结前后并未改变竹炭陶晶体结构。原料的SEM测试结果表明,竹炭粉在微观结构上存在1μm左右的大孔,其中硅藻土的微观形貌为多孔圆盘状结构,圆盘的直径分布在20~50μm,孔道直径在0.1~1.2μm;竹炭陶的SEM测试结果表明,断面结构疏松多孔,经过复合和烧结后,仍然保持了原有的孔道结构,保障了竹炭陶的吸附性能。BET法测试结果表明,竹炭陶的比表面积达到118.54 m^2/g。吸附性能测试表明,竹炭陶对水分吸附率达到22.0%,对甲醛、氨气及硫化氢等有害气体的吸附率分别达到87.7%,94.6%和96.3%。实验结果表明,竹炭陶具有良好的吸湿和气体吸附性能,是一种良好的空气净化材料,在室内环境和水处理等方面具有广阔的应用前景。     

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。     

纤维素酶和半纤维素酶改性对漂白针叶木浆性能的影响

分别采用复合纤维素酶、内切纤维素酶和木聚糖酶3种酶对漂白针叶木纤维进行改性处理,比较不同的酶对漂白针叶木浆性能的影响。结果表明:复合纤维素酶对漂白针叶木浆性能影响较大,随着酶用量的增加,浆料滤水性先增加后下降,纤维保水值(WRV)和Zeta电位绝对值先降低后增加,纤维表面亲水性降低,纤维长度急剧下降,手抄片抗张指数先增加后急剧下降;在酶用量5.0 U/g时,纤维平均长度较对照样降低了48.64%,抗张指数较对照样下降了23.23%;内切纤维素酶和木聚糖酶对漂白针叶木浆的影响都比较小,改性处理后WRV和Zeta电位绝对值逐渐降低,但纤维表面亲水性增加,手抄片抗张指数也有所增加。对于造纸工业而言,内切纤维素酶的改性效果较好,当其用量为5.0 U/g时,纤维表面亲水性增加,有利于对纤维进行打浆处理,同时手抄片抗张指数增加到22.04 N·m/g,较改性处理前增加了20.77%。     

低共熔溶剂体系预处理制备纤维素纳米纤丝及其性能研究

采用氯化胆碱-尿素低共熔溶剂(DES)体系预处理,结合纳米均质化机械处理将漂白硫酸盐杨木浆纤维制备成纤维素纳米纤丝(CNF),并利用元素分析、扫描电子显微镜、红外光谱、热重分析和X射线衍射对CNF的性能进行了分析表征,还计算了CNF的聚合度(DP)和制备能耗.研究结果表明:DES预处理可以促进纸浆纤维的润胀,有利于纳米...     

Fe3+/TiO2改性竹炭催化降解甲醛

以竹炭为载体,采用溶胶-凝胶法制备TiO2溶胶,并掺杂Fe3+,经浸渍过滤和高温焙烧制备Fe3+/TiO2改性竹炭,并用SEM和XRD进行表征.采用单因素和正交组合试验探究焙烧温度、Fe3+掺杂量、负载层数三因子对改性竹炭去除甲醛效果的影响,从而确定制备Fe3 +/TiO2改性竹炭的最优工艺.从SEM和XRD图谱表征可知,竹炭、TiO2溶胶和Fe3+三者之间能够较好地复合在一起.三因子中焙烧温度因子最为显著,其次是负载层数和Fe3+掺杂量.制备Fe3+/TiO2改性竹炭最佳工艺参数为焙烧温度450℃、负载层数2层、Fe3+掺杂量1％,其对甲醛的去除率达到61％,均高于单一竹炭或TiO2/竹炭复合对甲醛的去除率,表明三者复合具有协同促进作用.     

针状木纤维/HDPE复合材料的力学性能

采用一步法连续挤出技术将杨木针状纤维与高密度聚乙烯(HDPE)进行熔融复合制备木塑复合材料(NF-WPC).用正交试验法分析纤维尺寸、纤维添加量、偶联剂含量和润滑剂含量4个因子对NF-WPC力学性能影响的显著性;用扫描电子显微镜观察分析NF-WPC中木纤维与HDPE的界面结合状况;提出优化的工艺配方并与相同木材含量的木粉/HDPE复合材料进行对比研究.结果表明:针状木纤维的含量对NF_WPC冲击强度影响显著,对弯曲性能和拉伸性能的影响高度显著;偶联剂马来酸酐接枝聚乙烯(MAPE)的添加量对NF_WPC的拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度影响显著;在本文的试验范围内,木纤维尺寸和润滑剂石蜡的含量对NF-WPC力学性能的影响不显著.确定的优化工艺配方为:木纤维长度为3～4mm、长径比为8～11,木纤维含量60%,MAPE含量4%,石蜡含量0.3%;采用优化工艺制备的NF_WPC的弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度、拉伸模量和冲击强度分别为58.7 MPa、3.0 GPa、39.6 MPa、4.0 GPa和12.7 kJ·m-2.除冲击韧性略低外,用优化工艺配方制备的NF_WPC其他力学性能均高于用同比例木粉制备的木塑复合材料.     

纳米TiO_2改性竹炭吸附与降解空气中苯的研究

采用纳米TiO2对竹炭进行改性,并结合FT-IR、EPR图谱及SEM对其性能和结构进行表征,通过气相色谱法研究了改性竹炭对空气中苯的净化效果。结果表明,TiO2既负载到竹炭孔隙的边沿和表面,又没有堵塞竹炭的特殊孔隙,且改性竹炭的自旋数由8.7×1013增加到8.9×1017。结果显示,纳米改性竹炭可将空气中的苯污染物降解为无毒、无害的二氧化碳和水,且在紫外灯照射下的降解效果最好;当纳米TiO2含量为3%时,改性竹炭降解苯12h的净化率可达93.50%。     

竹木复合中密度纤维板工艺条件的研究

研究了竹木纤维混合比、空比和纤维筛分值工艺条件对木复合中密度性能的影响。结果表明，在合适的工艺条件下，可以生产出具有优良性能的竹木复合中密度纤维板。竹木复合中密度纤维板的静曲强度、弹性模量和吸水厚度膨胀率随竹木纤维混合比的增大而增大；而平面抗拉强度在０／１～１／１范围内随竹木纤维混合比加大模量和吸水厚度膨胀率随竹木纤维混合比为１／１时，ＩＢ最小。板的静曲强度、弹性模量、平面抗拉强度和吸水厚度膨胀率     

纳米CaCO3对木纤维增强生物可降解复合材料力学性能的影响

为探索纳米CaCO₃对增强生物可降解复合材料力学性能的影响,采用混炼、注射成型工艺制备纳米CaCO₃改性木纤维/聚乳酸复合材料,研究了纳米粒子添加量（1wt%,2wt%,3wt%,4wt%）及粒子预处理（偶联剂,硬脂酸,偶联剂-硬脂酸）对材料拉伸性能与冲击性能的影响。随着CaCO₃添加量增加,复合材料力学强度先增大后减小,质量分数2%时材料拉伸强度和冲击强度分别提高8%与20%,粒子的增韧效果明显。预处理不仅能增强木纤维与聚乳酸的结合,也提高了纳米粒子分散性,增强材料整体力学性能。纳米粒子在聚合物基体中的分散性及其与聚合物界面结合是影响材料性能的关键。     

竹炭的神奇功能 人类的健康卫士

介绍了竹炭的生产工艺、性能及微观结构。竹炭的微观结构非常类似洋葱状富勒烯碳和展开的碳纳米管结构,因而具有许多木炭不具有的特殊功能。由于竹炭具有较大的比表面积,有良好的吸附性能,可用于有害气体的脱除和水体的净化。竹炭的孔隙以大孔为主(200nm),可用作纳米光催化剂或生物膜的载体,制备纳米改性光催化剂杀菌吸附用炭以及可循环使用的生物膜改性竹炭,实现了两种材料两种性能完美的结合,并可解决竹炭吸附饱和的现象。     

竹炭的神奇功能人类的健康卫士

介绍了竹炭的生产工艺、性能及微观结构。竹炭的微观结构非常类似洋葱状富勒烯碳和展开的碳纳米管结构,因而具有许多木炭不具有的特殊功能。由于竹炭具有较大的比表面积,有良好的吸附性能,可用于有害气体的脱除和水体的净化。竹炭的孔隙以大孔为主(200nm),可用作纳米光催化剂或生物膜的载体,制备纳米改性光催化剂杀菌吸附用炭以及可循环使用的生物膜改性竹炭,实现了两种材料两种性能完美的结合,并可解决竹炭吸附饱和的现象。     

再生木纤维制板工艺试验研究

采用常规热压法对再生木纤维制备纤维板相关工艺进行了试验,并讨论了各因素对板性能的影响.结果表明:利用一次再生木纤维和二次再生木纤维制造纤维板在工艺上是可行的,在试验参数范围内,施胶量对各项性能指标均影响显著,一次再生木纤维所制板的各项性能均优于二次再生木纤维所制板材.