FeCl3/聚丙烯酸透明导电木材的制备及性能研究

以巴尔沙木为原料,脱除木质素后,浸渍丙烯酸溶液并固化得到透明木材,进一步浸渍FeCl₃溶液得到FeCl₃/聚丙烯酸透明导电木材。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)等方法对材料进行表征,结果表明：透明木材在质量分数为0.75%的FeCl₃溶液中浸泡60～70 min时,其电导率(0.017 S/m)最佳;经0.5 mol/L FeCl₃溶液浸泡后的透明木材,其拉伸强度可达6.03 MPa,相比未浸泡的透明木材(0.55 MPa)提高了近10倍。透明木材对人体不同动作表现出特征性电学变化,具有电阻传感性能,在导电薄膜、人体传感器等领域有潜在的应用价值。     

脱木素对木基复合相变储热材料封装效率及热性能的影响

为探讨脱木素对木粉孔结构及对相变材料封装效率的影响及作用关系,以轻木木粉为封装基体,将木粉脱木质素处理后,通过真空浸渍法将聚乙二醇（PEG）封装于木粉中制备了一种复合相变储热材料,通过场发射扫描显微镜（SEM）、比表面积和孔径分析仪（BET）、傅里叶红外光谱测试（FTIR）、差示扫描量热测试（DSC）分析了脱除木质素对其孔径结构及封装效率的影响。结果表明,脱木素后木粉介孔增多,孔结构得到改善,相变材料的封装效率提升至75.1%。熔融温度和潜热分别为53.3℃和137.8 J/g,且在热循环实验后表现出良好的热可靠性。     

纳米纤维素/聚丙烯酸⁃聚丙烯酰胺双网络导电水凝胶的合成与表征

将AA(丙烯酸)和AM(丙烯酰胺)单体通过自由基聚合及物理交联构建PAAAM(聚丙烯酸-聚丙烯酰胺)水凝胶的基本骨架,再将TEMPO(2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基)纳米纤维素-石墨烯(TOCN-GN)纳米导电复合物作为纳米增强相均匀分散到水凝胶基体中,通过Fe~(3+)物理交联水凝胶中的羧基形成离子配位键,建立更加紧密的交联网络,合成双重物理交联TOCN-GN/PAAAM复合水凝胶。TOCNs起到了纳米增强和协助分散GN的双重作用,而GN在提高力学性能的同时,也赋予水凝胶优异的导电性能。通过对复合水凝胶的化学结构、微观形貌、力学强度和导电性能等分析发现:当TOCNs的质量分数为2.0%,GN的质量分数为0.7%,Fe~(3+)浓度为0.10 mol/L时,导电水凝胶的综合性能最佳,如良好的抗压强度(2.15 MPa)、可拉伸性(当断裂伸长率为568.4%时,拉伸应力到达132.0 kPa)、优异的自恢复性能和抗疲劳能力(60 min内恢复效率高达92.1%)。由于GN和Fe~(3+)的存在,TOCNs可协助GN形成良好的导电通路,电导率可达2.49 S/m。此类复合导电水凝胶有望在可穿戴传感设备领域得以应用。     

细小纤维表面化学特性研究(Ⅱ)——浆料系统电导率对细小纤维性能的影响

对漂白桉木KP浆的细小纤维及长纤维打浆后产生的细小纤维在电导率作用下的电荷需求量、叩解度和保水值变化情况进行了研究。结果如下:随着电导率升高,P200(原生细小纤维)与P2′00(打浆产生的细小纤维)的阳离子需求量及阴离子需求量都在增大,电导率为0.3s/m时分别达到最大值0.0135和0.151meq/g。P200和P′200的初始叩解度分别为51.5和64.5°SR,初始保水值分别为318.7%和452.3%。随着纸料电导率的升高,P200的叩解度有明显下降趋势,而P′200基本不变;P200的保水值在轻微上升,而P′200则呈明显的下降趋势。在电导率接近0s/m时P200的阴离子和阳离子需求量的胶体滴定比率(CTR)值高出P2′00的一倍,但在电导率达到0.3s/m以后,两者的CTR值基本接近。在一定的电导率影响下,P200的初始保水值高于其对照值,P′200的初始保水值低于其对照值,随着作用时间的延长,P200和P′200的保水值都呈增大趋势,电导率对P200的保水值影响较小,而对水化程度大的P2′00水膜层压缩作用更明显。     

木纤维/碳纳米管复合无胶纤维板的制备及其性能

为降低室内电磁波污染现象,在人们广泛应用的纤维板上复合具有吸波性能的碳纳米管,通过胶磨和热压的方法制备木纤维/碳纳米管复合无胶纤维板。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶红外光谱仪(FT-IR)对复合材料的形貌结构进行表征。结果表明:木纤维经过胶磨分层,复合材料经过热压出现层状结构;碳纳米管已成功附着于木纤维表面;在26.6°出现碳纳米管(006)的特征峰;木纤维和碳纳米管之间以酯键和氢键的方式进行连接。复合材料与无胶纤维板相比,静曲强度和弹性模量分别提高了约100%和20%。复合材料在厚度5 mm、频率9.8 GHz,到厚度3.5 mm、频率16.7 GHz范围内,反射损耗出现最低峰-7.3 d B。碳纳米管赋予了复合材料良好的导电性,其电导率为0.715 S/m。     

渗透剂对桉木化学机械法制浆性能的影响

研究了不同渗透剂对桉木化学机械法制浆性能的影响,结果表明:不同类型的渗透剂对桉木浸渍性能的影响差异较大,其中磺化琥珀酸二辛酯钠盐类渗透剂S4对桉木浸渍性能改善程度最高,渗透剂用量为0.4%时,可以使木片的吸液量和Na OH吸收率分别比对照样提高7.34%和9.97%。渗透剂对桉木化学机械浆的性能影响如下:浸渍段添加0.4%渗透剂S4,制取加拿大游离度(CSF)为300 m L的纸浆,可以使磨浆电耗降低10%以上,浆中的细小组分减少9个百分点以上,纤维束减少46%;纸浆的抗张强度、耐破强度及撕裂强度均有不同程度的提高,可分别提高11.4%、14.3%和15.6%,但对纸浆的白度无明显影响。     

3D层状木基微压传感器的制备及性能

【目的】将去除木质素、半纤维素组分的木材作为传感器骨架材料,研究其与导电聚合物的含固比对压力传感器感测性能的影响,为开发基于绿色天然材料的低成本、高性能传感器提供新思路。【方法】以轻木为原料,通过NaClO₂、NaOH溶液两步法选择性地从细胞壁中去除木质素和半纤维素组分,应用冷冻干燥技术制备木基气凝胶并将其作为传感器骨架材料;采用浸渍法将气凝胶骨架浸入导电聚合物聚(3,4-乙烯二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT∶PSS)和偶联剂3-缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷(GOPS)混合溶液中,经冷冻干燥后低温加热使三者交联,制备3D层状木基微压传感器;对3D层状木基微压传感器进行结构形态表征和电学、感测性能测试,探讨木基气凝胶骨架与PEDOT∶PSS含固比对压力传感器感测性能的影响。【结果】木基气凝胶骨架结构机械可压缩性好、高度多孔、具有特殊分层结构,有利于PEDOT∶PSS和GOPS混合溶液吸附,CPG-0.25、CPG-0.5、CPG-0.75的电导率分别为0.02、0.15和3.04 mS·cm^-1,最大压缩应变分别为72%、62%和...     

长链硅烷改性杨木纤维的制备及其表征

分别以十六烷基三甲氧基硅烷(HDS)和1H,1H,2H,2H-全氟十七烷三甲基氧硅烷(FDS)为改性剂、乙醇/水溶液为分散介质,采用浸渍法和喷雾法对杨木纤维(PWF)表面改性,制得HDS浸渍改性杨木纤维(HPWF)、FDS浸渍改性杨木纤维(FPWF1)和FDS喷雾改性杨木纤维(FPWF2)。考察了溶剂配比、硅烷用量、硅烷水解温度和时间、反应温度及反应时间等因素对PWF表面改性效果的影响,并通过红外光谱(FT-IR)、接触角测量、X射线衍射(XRD)、X射线能谱(EDS)及扫描电镜(SEM)等方法表征了改性前后PWF的结构与表面性能,结果表明:在乙醇质量分数60%乙醇/水溶液中以HDS与PWF活性羟基物质的量比0.4∶1、HDS于60℃水解1 h,再与PWF于60℃反应1 h,所得HPWF的表面接触角达139°;在乙醇质量分数50%乙醇/水溶液中以FDS与PWF活性羟基物质的量比0.16∶1、FDS于60℃水解1 h,再与PWF于60℃反应1 h,所得FPWF1的表面接触角达141°;FDS与PWF活性羟基物质的量比0.008∶1,经喷雾搅拌使纤维表面润湿后于120℃活化反应1.5 h,所得FPWF2的表面接触角达138°。与浸渍法相比,喷雾法具有硅烷用量小、工艺简单、清洁高效等特点。此外,改性后杨木纤维的结晶度提高(由62.1%提高到67.7%~69.7%),表面变得粗糙,比表面积增加,表面极性降低,疏水性能显著提高,有利于改善与疏水性基体树脂的界面相容性与粘结作用。     

相变微胶囊填充改性聚乙二醇/酚醛泡沫的制备

相变微胶囊可以通过相变潜热的方式将能量储存在其内部,可作为储能材料用于保温、节能等领域。酚醛泡沫具有隔声、质轻、难燃、保温等优异性能,常用作城市建筑的墙体保温材料,但酚醛泡沫机械性能差、韧性低、粉化率高等缺点限制了其进一步发展。笔者以可发性酚醛树脂为原料,将其与聚乙二醇(PEG-400)和相变微胶囊(MPCM)进行共混发泡制备酚醛泡沫,研究不同质量分数的改性剂对酚醛泡沫物理力学性能、化学结构、微观结构、热学性能和隔声性能的影响。红外光谱测试结果表明,酚醛树脂中的羟基或羟甲基与聚乙二醇中的羟基发生了反应,将柔性长键引入到酚醛树脂的结构中。PEG-400降低了泡沫的粉化率,提高了泡沫的冲击韧性,MPCM的填充改性提高了泡沫的压缩强度。当添加质量分数为4%的PEG-400和10%的MPCM时,泡沫的冲击韧性、表观密度和压缩强度分别提高了56%,63.9%和95.9%,残炭率降低了11.6%,隔声量降低了1.2%。当PEG-400和MPCM的添加量分别控制在4%和10%时,泡沫的综合性能最佳。     

微波预处理对桉木化机浆性能的影响

通过微波、水浴两种加热方式下浸渍木片吸液量的比较,探究了微波对桉木渗透性的影响,结果显示:在其它浸渍条件(NaOH质量分数4%,木片质量分数20%)相同的情况下,木片浸渍时,经微波加热后其吸液量较水浴加热显著提高,微波处理5 min即可达到水浴处理45 min的吸液量,大大提高了浸渍效率。将微波用于化学机械法制浆的预浸渍阶段,经微波处理所得纸浆二段漂白白度最高可达68.9%(ISO),较汽蒸保温提高3～6个百分点;在加拿大游离度为305 mL时,微波处理浆的抗张指数可达19 N·m/g,撕裂指数可达2.15 mN·m^2/g,耐破指数达0.8 kPa·m^2/g,分别比汽蒸处理样高3 N·m/g、0.2 mN·m^2/g和0.1 kPa·m^2/g。     

电磁屏蔽功能胶合板的研究

以镍粉、石墨粉、不锈钢纤维和铜纤维作为导电单元,脲醛树脂为胶黏剂,制备3层落叶松胶合板,研究不同导电单元和涂胶量对板材电磁屏蔽效能(ESE)及胶合强度的影响.结果表明,纯镍粉填充的胶合板的ESE几乎为零;后3种导电单元填充的胶合板ESE分别达到5～10 dB,17～21 dB和6～17 dB;试板的胶合强度除不锈钢纤维添加量为80 g/m2时低于国家标准外,其余条件下均达到或超过国家相关标准要求.     

不同桉木化学机械法制浆性能的研究

研究了尾巨桉、巨尾桉、尾叶桉、蓝桉及小叶桉这5种桉木的材性特征及其预处理-碱性过氧化氢化学机械浆(P-RC APMP)制浆性能。结果表明:5种桉木的综纤维素质量分数在77.96%~81.36%之间,小叶桉最高,巨尾桉最低;木质素质量分数在23.18%~26.62%之间,尾叶桉的最高,巨尾桉最低;纤维平均长度在755~785μm之间,差异较小。采用P-RC APMP制浆方法,在H2O2用量5%,Na OH用量4.5%浸渍条件下,小叶桉的制浆得率最高,达86.7%,巨尾桉最低,仅为84.2%;在相同加拿大游离度(300 m L CSF)下,蓝桉浆的强度性能和光学性能最优,纸浆的抗张强度和白度分别达30.13(N·m)/g和82.5%(ISO),且所需磨浆电耗最低,仅1 188 k Wh/t,巨尾桉浆的强度性能和光学性能最差,纸浆的抗张强度和白度分别为16.9(N·m)/g和73.8%(ISO),且所需磨浆电耗最高,约为1 370 k Wh/t。     

甲壳素/碳纳米管复合电极的制备及其性能（英文）

介绍了一种简单、新颖、环保的制备甲壳素/多壁碳纳米管复合电极的工艺方法。先利用一次研磨法制备出甲壳素纳米纤维(CNFs),纤维直径分布在10~30 nm之间;然后使用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为多壁碳纳米管的分散剂,通过超声混合法制备CNFs/碳纳米管(CNTs)复合电极;再使用扫描电镜、力学试验机、四探针、热机械分析仪、电化学工作站等对材料性能进行测试。结果表明,CNFs/CNTs复合薄膜内部纤维相互交织,呈现三维网状结构。在此复合物中,甲壳素起到了增强力学性能和抑制碳纳米管团聚的作用,力学性能随着碳纳米管含量的增加而降低,拉伸强度和杨氏模量低至46.23 MPa和1.18 GPa,相比于甲壳素纯膜(113.48 MPa和3.72 GPa)分别减少了59.3%和68.3%。热膨胀系数从2.84×10-5m/K降至3.42×10-6m/K,仅有甲壳素纯膜的12%。CNFs/CNTs复合材料的电导率(1 471.9 S/m)显著提高且电化学性能优异,电容量在经过1 000次充放电循环之后依然保持在99%以上,在扫描速率为10 m V/s时,复合薄膜的电容量达到48.1 F/g。制得的柔性电极材料,成本低廉且环保,今后在便携可折叠装置和固态超级电容器电极方面均具有巨大的应用潜力。     

MA-SEBS对木纤维/聚丙烯复合材料冲击断裂行为的影响(英文)

马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(MA-SEBS)用作聚丙烯/木纤维复合体系的界面相容剂及冲击改性剂,来提高其界面粘接及冲击强度。研究了MA-SEBS含量对PP/WF复合材料冲击断裂行为的影响,当MA-SEBS含量达到8%时,冲击性能达到了最大值,进一步增加到10%并未提高其断裂韧性,但动态热机械分析(DMA)表明复合材料刚性的提高,这归因于PP/WF界面的改善,当MA-SEBS超过8%,聚丙烯与木纤维分子间的相互作用增强。扫描电子显微镜(SEM)分析了样品的断裂表面,表明木纤维与聚丙烯表面强烈的界面粘结。图5表1参11。     

利用热压还原法制备3D-W/rGO导电材料

利用木材天然多孔的网状结构及富含活性基团羟基和羧基的特性,通过冷热水循环结合冷冻处理的方式,提高了木材的渗透性;利用脉冲式真空浸渍法将氧化石墨烯(GO)与木材充分结合,再使用热压法将木材内部的GO还原,使木材具有三维导电性能。结果表明:当GO质量浓度为3 mg/m L,压缩率为45%,热压温度为220℃,热压时间为45 min时,木材/石墨烯三维导电材料(3D-W/r GO)性能最佳,纵向、径向和弦向体阻率分别为3.0×10²,7.0×10²和3.9×10³Ω·cm。对3D-W/r GO的形貌、结构和性能进行研究,激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜分析结果表明,还原性氧化石墨烯(r GO)在木材管道中均匀分布;X射线光电子能谱和傅里叶红外光谱表明,GO以酯键和氢键的形式与木材紧密结合,且r GO在木材机体中的还原程度较大;X射线衍射光谱分析显示,材料结晶度数值减小;综合热分析表明,材料的热稳定性有所提高。和木材相比,3D-W/r GO的力学性能及尺寸稳定性均有明显提升,是一种极具前景的导电材料。     

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。     

一种新型纤维素吸附剂的制备研究

采用蔗渣纤维素、丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(MAETAC)为原料,通过接枝共聚反应制备出一种新型纤维素吸附剂,对制备该吸附剂的影响因子如碱化时间、碱质量分数、单体的用量、引发剂(NaHSO3、(NH4)2S2O8)用量、温度和时间等条件进行了分析研究.该纤维素吸附剂的最佳合成工艺为:碱化时间90 min,NaOH质量分数30%,AA中和度60%,相对于吸附剂整体,纤维素质量占20%,单体AA占47.3%,AM占26.3%,MAETAC占6.4%,引发剂占2.6%(相对于单体用量),反应温度70℃,反应时间3 h.该工艺条件下所得吸附剂对Cu2 的吸附量达25.1 mg/g.     

杨木屑木聚糖碱法提取及其制备低聚木糖的工艺研究

为充分利用杨树资源,以杨木加工废弃物杨木屑为原料,研究碱法提取木聚糖的工艺条件,并采取酶法制备低聚木糖。以质量分数为1%的稀硫酸预处理可以有效提高杨木屑木聚糖的得率,较对照组提高了2倍。对比3种碱液(NaOH、KOH和NaHCO_3)提取杨木屑木聚糖的得率,以NaOH提取的木聚糖得率最大。通过单因素和正交试验优化NaOH提取杨木屑木聚糖的条件,结果显示碱液质量分数10%,固液比1∶10(g∶mL),温度120℃下提取3 h所得的木聚糖得率可达到20.7%,且四因素对提取得率的影响显著程度依次为提取温度碱液质量分数提取时间固液比。碱法提取杨木屑木聚糖酸水解后产物由88.69%D-木糖、4.76%纤维二糖和6.62%葡萄糖组成且不含有阿拉伯糖,说明碱法提取的杨木屑木聚糖支链上主要连有木糖。以碱法提取杨木屑木聚糖为底物,优化了来源于嗜热菌Dictyoglomus thermophilum的重组木聚糖酶Xyn B-DT的酶解适宜条件:在温度70℃,pH 6.0,酶用量3.00 U/m L,反应时间12 h后,杨木屑木聚糖水解产物中以木二糖和木三糖为主,并含有少量木四糖,降解率达86.2%。研究结果为杨木屑木聚糖的高值化利用奠定了基础。     

ZIF-8/纳米纤维素对竹木复合纤维除臭性能的影响

近年来,随着人们生活品质要求的不断提升,具有除臭性能好、吸收性能强和价格成本低廉的纤维材料在婴幼儿、成人除臭纸尿裤等卫生用品中的需求量不断增高。但目前市场上的除臭纤维基本存在除臭性能差、吸水性弱以及成本高的问题,严重制约我国除臭功能性纤维材料的国际竞争力。笔者以国内常见的白竹炭纤维和针叶木纤维为基本原料,以ZIF-8纳米粒子和纳米纤维素(CNF)为除臭改性填料,通过复合加工工艺,制备了兼具除臭和吸水功能的竹木复合除臭纤维,并探究了白竹炭纤维和针叶木纤维原料质量比、改性填料含量对复合除臭纤维微结构、吸水以及除氨气、硫化氢等臭味气体的影响规律。研究结果表明,所制备复合除臭纤维最佳工艺条件为针叶木纤维与白竹炭纤维绝干质量比为70∶30,ZIF-8和CNF的质量分数分别为7%和6%,23℃下风干处理24 h,在该工艺条件下制备的除臭纤维对氨气和硫化氢的消臭率分别为84.56%和83.11%,吸水量为8.4 g/g,除臭纤维性能达到国家标准GB/T 33610.2—2017(消臭率≥70%)的要求。     

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。