烷基化竹纤维素纳米晶增强醋酸纤维素复合膜的制备及性能

为提升竹纤维素纳米晶在醋酸纤维素中的分散均匀性,提高醋酸纤维素复合材料的力学性能,以γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(硅烷偶联剂KH-570)改性的竹纤维素纳米晶作为增强相,柠檬酸三丁酯为增塑剂,使用溶液浇铸法制备改性竹纤维素纳米晶/柠檬酸三丁酯/醋酸纤维素复合膜。采用傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱等方法分析竹纤维素纳米晶的结构,通过扫描电镜、紫外-可见光吸收光谱、力学拉伸试验和热重分析等测试手段表征了复合膜的微观形貌、透光率、力学性能和热稳定性。结果表明：经硅烷偶联剂KH-570改性后,竹纤维素纳米晶在醋酸纤维素基体中的分散性得到明显改善。复合膜的透光率随着改性竹纤维素纳米晶质量分数的增加而下降。当添加的改性竹纤维素纳米晶质量分数为3%时,醋酸纤维素复合膜的综合力学性能最佳,应力和应变分别达到60.76 MPa和5.05%。此外,改性竹纤维素纳米晶/柠檬酸三丁酯/醋酸纤维素复合膜与竹纤维素纳米晶/柠檬酸三丁酯/醋酸纤维素复合膜相比具有更优异的热稳定性。     

新型溶剂体系下纤维素溶解机理研究进展

综述了近年来国内外学者们提出的新型纤维素溶剂体系,包括水相溶剂体系(氢氧化钠/水、碱/尿素/水和NaOH/硫脲/水、季铵盐/水和季鏻盐/水、熔融无机盐水合物)和有机溶剂体系(氯化锂/N,N-二甲基乙酰胺、离子液体、低共熔溶剂)溶解纤维素的能力及溶解机理,并探讨了不同溶剂体系的优缺点,为未来纤维素绿色溶剂开发利用提供参考。     

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...     

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...     

竹纤维素的制备及其功能化材料研究进展

我国竹子资源丰富,产量大,但竹产业整体加工水平不高,传统竹产品技术含量低,市场竞争力弱.从竹纤维素利用的角度,综述了竹子纤维素的分离技术,包括预水解技术、蒸煮技术、漂白技术、漂白化学竹浆选择性去除半纤维素升级制备溶解浆技术;溶解技术,包括CS2/NaOH溶剂体系、金属络合物溶剂体系、碱/尿素和碱/硫脲溶剂体系、NMMO...     

纤维素/壳聚糖电纺纳米纤维溶剂体系研究进展

纤维素和壳聚糖是地球上储量最丰富的两种天然高分子,通过静电纺丝法将纤维素与壳聚糖高效复合可制备综合性能突出的绿色功能化纳米纤维新材料,并进一步拓展二者的应用领域.适宜溶剂体系的选用与开发是静电纺丝法制备高品质纳米纤维的重要前提和保证.基于此,本文综述了近年来国内外学者们对静电纺丝纤维素、壳聚糖单一纳米纤维以及两者复合纳...     

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。     

基于高频热压成型的竹集成材制备及力学性能评价

【目的】探索竹材含水率、热压压力、施胶量和热压温度对高频热压成型竹集成材力学性能的影响,并优化高频热压加工工艺获得力学性能较优的竹集成材,为竹集成材高频热压成型提供技术参考。【方法】设计正交试验,采用高频热压加工工艺,以酚醛树脂(PF)为胶黏剂,研究竹材含水率、热压压力、施胶量和热压温度4个参数变量对高频热压成型竹集成材抗弯强度和剪切强度的影响,建立抗弯强度和剪切强度数学模型,分析力学性能最优解。【结果】极差分析表明,热压参数对抗弯强度的影响顺序为热压压力、竹材含水率、热压温度和施胶量,对剪切强度的影响顺序为施胶量、竹材含水率、热压压力和热压温度;主效应分析表明,4级竹材含水率、1级热压压力、1级施胶量和3级热压温度为最佳抗弯强度的热压参数,1级竹材含水率、1级热压压力、2级施胶量和3级热压温度为最佳剪切强度的热压参数;交互分析表明,各热压参数间存在交互作用;方差分析表明,热压压力是影响竹集成材抗弯强度的最重要因素,施胶量是影响竹集成材剪切强度的最重要因素;数学模型分析得出,竹材含水率15%、热压压力2.0 MPa、施胶量260 g·m-~(-2)、热压温度130℃为抗弯强度最优解(168.51 MPa);竹材含水率10.2%、热压压力2.0 MPa、施胶量240 g·m~(-2)、热压温度130℃为剪切强度最优解(263.26 MPa)。【结论】竹材含水率、热压压力、施胶量和热压温度4个参数变量对高频热压成型竹集成材力学性能均有影响,提出的热压参数对竹集成材抗弯强度和剪切强度影响的数学模型,可有效反映热压参数与竹集成材力学性能间的关系,优化高频热压加工工艺生产的竹集成材,其力学性能满足相关标准和使用要求。     

聚丙烯酸酯改性纤维素基脲醛树脂模塑料性能研究

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸正丁酯(BA)和α-甲基丙烯酸(α-MAA)为单体,通过种子乳液聚合制备了聚丙烯酸酯乳液共聚物(PMBM),研究了PMBM玻璃化温度(Tg)分别为80、60和40℃的S1、S2和S3及添加量对纤维素基脲醛树脂模塑料的收缩率、力学性能及热稳定性能等影响,并采用动态力学机械分析(DMA)和电镜扫描(SEM)研究了改性前后脲醛树脂模塑料动态力学性能和冲击断面的微观结构。结果表明,玻璃化温度为40℃的PMBM(S3)对脲醛树脂模塑料的增韧效果最好;当S3添加量为20%时,脲醛树脂模塑料韧性最好,其模塑料收缩率为0.23%,冲击强度为2.47 k J/m2,弯曲强度为75.16 MPa,其中冲击强度和弯曲强度分别比未改性的脲醛树脂模塑料提高了44.4%和39.0%;添加PMBM会降低脲醛树脂模塑料体系的热失重速率,模塑料耐低温性能得到提高。由DMA测试结果可知,S3对模塑料的增韧效果显著,且与脲醛树脂的相容性较好;此外,由SEM分析可知添加20%S3增韧的模塑料断面粗糙,断口光滑,趋于韧性断裂。     

孝顺竹愈伤组织诱导及植株再生

利用孝顺竹小穗和种胚为外植体,诱导出胚性愈伤组织并成功实现植株再生.对影响愈伤组织诱导和分化的基本培养基、激素种类及质量浓度等进行筛选,结果表明:愈伤组织诱导以NB,N6基本培养基附加4 mg·L-1 2,4-D较好;外植体在NB+500 mg·L-1脯氨酸+500 mg·L-1谷氨酰胺+300 mg·L-1水解酪蛋白+30 g·L-1蔗塘+8 g·L-1卡拉胶(Carrageenan)+4 mg·L-1 2,4-D的诱导培养基上经20 d培养,小穗愈伤组织诱导率达87.30%,种胚愈伤组织诱导率为76.27%.愈伤组织预分化及分化的基本培养基以MS较适宜,经MS+30 g·L-1蔗糖+10 g·L-1卡拉胶+4 mg·L-1 KT培养基预分化7 d后,转入无激素的MS培养基上分化14 d,小穗愈伤组织仅个别长出绿色芽头;但种胚愈伤组织芽分化率可达80.0%.分化芽中有8%左右的白化苗,并伴有花叶苗出现.优化后的种胚愈伤组织预分化最佳培养基是MS+3 mg·L-1 6-BA+3 mg·L-1 KT.分化芽苗在添加2mg·L-1 NAA的MS培养基上生根良好,移栽成活率可达70%以上.     

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。     

竹单板/泡沫铝复合材料的制备及胶合性能评估

近年来,铝基泡沫材料在汽车、航空航天领域表现出较好的应用潜力,但铝基泡沫材料抗弯强度和刚度方面性能较差,且价格昂贵,限制了其在建筑、高铁车厢板及场馆装潢等方面的使用.鉴于此,选用价格低廉、保温美观的竹单板作为面层材料,轻质低密度的泡沫铝作为芯层材料,并对其进行合理组坯及热压,得到自然美观、轻质高强的新型结构材料,从而使...     

酸性低共熔溶剂分离制备粗纤维素及理化性质分析北大核心

高效分离竹木质纤维素“三素”(纤维素、半纤维素和木质素)利于竹资源的高值化利用。以原生毛竹竹茎粉为原料,采用对半纤维素和木质素有选择性溶出能力的酸性低共熔溶剂(ADES),高效分离得到竹粗纤维素,并对其进行理化特性研究。结果表明:磷钨酸基ADES对纤维素分离效果较佳,对半纤维素和木质素具有高选择性去除能力。纤维素保留率、半纤维素和木质素去除率分别为99.07%、86.98%和60.75%。相比于原料,经ADES处理得到的产物热稳定性也有明显增强。此外,产物的亲水性与组成两者间表现出显著的相关性,这对于快速测定木质纤维素类物质组成方法的建立具有一定的借鉴意义。     

植物源微纤化纤维素的制备及性能研究进展

微纤化纤维素是一种新型的纳米级纤维素功能材料, 在食品、医药、化妆品、涂料、造纸、复合材料等多个领域有着广阔的应用前景。国外对微纤化纤维素的研究已经近30年, 一些相关产品也已经问世, 而我国相关研究报道则很少。文中首先对微纤化纤维素的性质和用途做了简要介绍, 然后重点介绍植物源微纤化纤维素制备技术和重要性能指标, 最后对未来研究方向和重点提出自己的看法和见解。     

响应曲面优化低共熔溶剂预处理麦秸秆制备含木质素纳米纤维素

纳米纤维素因其独特的优势和广泛的应用受到越来越多的关注,但其制备工艺需向环境友好型方向发展。以麦秸秆为原料,经绿色低共熔溶剂预处理和超声破碎后,成功制备了含木质素的纳米纤维素。结果表明：通过响应面法优化的ClCh/OA的预处理工艺是一种简单、绿色、可持续制备含木质素纳米纤维素的方法,可实现农业废弃物的高效分离和高附加值利用。优化的预处理工艺条件为：预处理温度为94.4℃,预处理时间为5.9 h,ChCl/OA的摩尔比为0.9,在此条件下,制备的含木质素的纳米纤维素纤维素含量为46%,半纤维素和木质素含量分别为25.4%和14.2%,其粒径主要分布在28 nm左右,显示出优良的稳定性、分散性和热稳性。     

不同加载角度下重组竹销槽的承压性能

重组竹是一种新型绿色装配式建材。销槽承压强度是现代竹结构节点设计的重要参数,对于确定节点承载性能和可靠度具有重要意义。为研究不同加载角度下的重组竹销槽承压性能,通过对7组35个重组竹试件开展全孔销槽承压静力加载试验,得到重组竹全孔销槽承压荷载-位移曲线、破坏模态和销槽承压强度,分析了加载角度对重组竹销槽承压性能的影响。结果表明：重组竹销槽承压的荷载-位移曲线分为3个阶段;根据加载角度不同,具有2种典型的破坏模态;销槽承压强度在加载角度为0°,45°,90°时最低,加载角度为0°～45°和45°～90°时,均有一定程度的提高。将销槽承压强度试验值与欧洲标准(BS EN 383:2007)、美国标准(ANSI/NDS SUPP-2018)和中国标准(GB 50005—2017)中销槽承压强度计算公式得到的结果进行对比,得出了上述标准在计算重组竹销槽承压强度时存在一定局限性。最后在试验结果的基础上,提出了不同加载角度下的重组竹销槽承压强度建议计算公式,为现代竹结构中节点连接承载力的计算提供了参考。     

竹-MMA复合材的制备及性能研究

采用真空注入法,将单体MMA注入竹材,然后以偶氮二异丁腈为催化剂,采用催化加热法聚合处理,制得竹-MMA复合材,测其力学性能和物理性能.结果表明:所制备的竹-MMA复合材比未经处理的素材,力学性能和物理性能都有明显提高.而且在本试验条件下,不同因素对竹-MMA复合材的制备及特定物理力学性能有着不同程度的影响.     

不同部位竹材制备竹活性炭及其对苯酚的吸附性能

利用不同部位的竹材如竹蔸、竹节和竹枝制备竹炭,以KOH为活化剂,在活化温度为700℃和不同质量浓度的KOH溶液下进行活化制备竹活性炭,测定吸附性能最好的竹活性炭在不同吸附时间和溶液质量浓度下对苯酚的吸附情况,并进行结构表征.结果表明:KOH溶液质量浓度为16.0 g·L-1时,制备的竹活性炭对苯酚的吸附效果最好,而竹蔸、竹节和竹枝活性炭中又以竹蔸活性炭吸附性能最好;吸附时间在40min时,竹蔸活性炭对苯酚的吸附趋于平衡,在30℃时竹蔸活性炭苯酚吸附量达到83.4 mg·g-1时趋向饱和.竹枝炭、竹节炭与竹篼炭的孔隙度分别为0.656,0.698和0.740,竹枝活性炭、竹节活性炭与竹篼活性炭的孔隙度分别为0.688,0.748和0.790.竹篼炭和竹篼活性炭比表面积分别为110.4和475.7m2·g-1,孔容分别为0.09和0.26mL·g-1,平均孔径分别为3.16和2.19nm.     

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%。