聚乙烯醇/纳米纤维素/石墨烯复合薄膜的制备与性能

利用生物质纳米纤维素纤维的高强度和高长径比,向聚乙烯醇中引入纳米纤维素,可改善薄膜的拉伸性能。针对聚乙烯醇阻隔性能的改善问题,选用片层的还原氧化石墨烯作为增强相,将自制的纳米纤维素和氧化石墨烯加入聚乙烯醇溶液中,以D-果糖为绿色还原剂,分别添加质量分数0.2%,0.4%,0.6%,0.8%的还原氧化石墨烯,采用浇涂法制备聚乙烯醇/纳米纤维素/石墨烯复合薄膜。通过纳米纤维素与石墨烯的协同增强作用,研制了兼具优良阻隔性能和拉伸性能的生物降解薄膜。结果表明,当纳米纤维素和石墨烯质量分数分别为0.8%和0.6%时,聚乙烯醇/纳米纤维素/石墨烯复合薄膜的拉伸强度、氧气透过系数、对水的接触角和吸水率分别为88.76 MPa、0.592×10-15cm~3·cm/(cm~2·s·Pa)、90.5°和72.9%。但石墨烯的用量存在一个阈值,当质量分数高于0.6%时,复合薄膜的力学和阻隔性能反而下降。     

聚乙烯醇/纳米纤维素晶体复合膜热学性能

以微晶纤维素(MCC)为原料,通过硫酸水解得到纳米纤维素晶体(NCC),再将纳米纤维素晶体与聚乙烯醇复合共混制备聚乙烯醇/纳米纤维素晶体复合膜,研究复合膜的热学性能,同时采用场发射透射电镜(FETEM)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、原子力显微镜(AFM)、热重分析(TG)、差示扫描量热仪(DSC)等仪器对纳米纤维素晶体及其复合膜进行表征与分析。结果表明:所制得的纳米纤维素晶体直径约2～24nm,50～450nm长,呈棒状;由FE-SEM图可观察到纳米纤维素晶体与聚乙烯醇具有良好的界面相互作用,但在较大添加量7%时,NCC出现部分团聚,与基体的相容性下降;由TG和DSC分析说明NCC与PVA基体可较好相容,形成了热稳定性较好的复合膜,但当NCC添加量较大时,由于团聚使复合膜热稳定性下降。     

NCC/NaClO氧化淀粉的制备及其对复合膜性能的影响

以玉米淀粉为原料,纳米微晶纤维素(NCC)/NaClO为氧化体系,探讨NaClO用量(以有效氯与绝干淀粉质量比计)对玉米淀粉氧化程度,以及氧化淀粉-聚乙烯醇/甘油(PVA/GL)共混复合膜性能的影响,分析表征了氧化淀粉的羧基含量、相对分子质量、表面形貌、晶体结构和复合膜的性能。研究结果表明:在NCC催化作用下,淀粉的氧化程度随NaClO用量的增加而提高,羧基含量在NaClO用量为10.0%时最高达到1.17%,比不添加NCC的NaClO氧化淀粉的羧基含量0.36%有明显提高;相比原淀粉,NaClO用量为8.0%时氧化淀粉的重均和数均相对分子质量分别降低了97.40%和97.27%。随着NaClO用量的增加,氧化过程使淀粉颗粒表面发生侵蚀且结晶度降低,但淀粉基复合膜的透明度提高(最高可达78.50%);随着NaClO用量的增加,复合膜的耐水性逐渐提高,接触角逐渐增加,同时复合膜的透气度显著降低,拉伸应力逐渐提高而拉伸应变降低;当NaClO用量为10%时,复合膜的质量损失比为23.14%,15 s时接触角为101.0°,透气度为0.10 cm~3/(cm~2·s),拉伸应力为24.01 MPa,拉伸应变为2.14%,杨氏模量为1 452.25 MPa。     

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。     

功能性石墨烯/聚乙烯醇复合薄膜的制备与性能

可生物降解、具有良好水溶性、优异成膜性及黏结力的聚乙烯醇在包装领域具有极大的应用潜力,但其较低拉伸强度和阻隔性能严重影响应用效果。笔者以自制氧化石墨烯为加强相,以维生素C为绿色还原剂,制备了石墨烯/聚乙烯醇复合薄膜,重点研究了石墨烯的含量对复合薄膜性能的影响。结果表明,石墨烯的引入不仅可明显改善聚乙烯醇基复合薄膜的拉伸强度和阻水阻氧性能,而且还可赋予其导电性能。但是石墨烯的用量存在一个阈值:当石墨烯质量分数从1%逐步增加到5%时,复合薄膜的拉伸强度、对水的接触角和导电率均逐渐增加,吸水率和氧气透过系数均逐渐降低;但当石墨烯质量分数超过5%时,上述效果将不复存在,故将质量分数5%定为石墨烯/聚乙烯醇复合薄膜中石墨烯用量的阈值。     

高温高压制备微晶纤维素新工艺的研究

探讨处理温度、处理时间和盐酸浓度对高温高压制备微晶纤维素的影响,结果表明:从微晶纤维素得率角度,高温高压制备微晶纤维素的最佳工艺为:盐酸质量分数为2.5%、处理时间为180 min、水解温度为130℃;从表面膨胀体积角度,高温高压制备微晶纤维素的最佳工艺为:盐酸质量分数为1.0%、处理时间为120 min、水解温度为150℃。     

K-卡拉胶与纳米微晶纤维素凝胶化的研究

K-卡拉胶和纳米微晶纤维素(CNC)共混时可以得到凝胶多糖。多糖总质量分数为1%,K-卡拉胶与纳米微晶纤维素的比例为9∶1时,可达到协同相互作用的最大值。研究了pH值和体系盐离子浓度对凝胶强度的影响,并通过FT-IR光谱和Raman光谱对这两种多糖之间的相互作用机理进行了初步的探讨。     

基于纤维素-糠醛-油脂的热塑性材料的合成和性能表征

以乙基纤维素(EC)、甲基丙烯酸四氢糠基酯(THFMA)和甲基丙烯酸月桂酯(LMA)为原料,通过"从主链接枝"的原子转移自由基聚合(ATRP)法制备了基于纤维素-糠醛-油脂的全生物质基热塑性弹性体材料EC-g-P(LNA-co-THFMA),采用FT-IR、~1H NMR、GPC、DSC和应力-应变测试对制备的接枝共聚物进行结构表征和性能分析,并初步探讨了THFMA/LMA投料比对接枝共聚物性能的影响。DSC测试表明:当n(THFMA)∶n(LMA)为200∶100~400∶100时,乙基纤维素接枝共聚物的玻璃化转变温度(Tg)在13~27℃;机械性能研究发现,随着投料中THFMA比例的增加,拉伸强度由5.1 MPa逐渐增加到13.7 MPa;通过与具有相同THFMA/LMA组成的线性共聚物P(LMA-co-THFMA)相比,EC的引入使得拉伸强度提高了3.7倍;在制备的EC基接枝共聚物投料中EC质量分数为0.91%~1.42%,这表明少量EC的引入便可极大地改善接枝共聚物的机械性能。     

二醛基纤维素的制备及其对尿素的吸附性能

以微晶纤维素为原料,高碘酸钠作为氧化剂,制备二醛基纤维素(DAC),考察各影响因素对二醛基纤维素制备的影响,采用FTIR、元素分析、XRD以及化学官能团测定等手段对二醛基纤维素的结构进行表征;探讨二醛基纤维素的醛基含量与尿素吸附容量之间的关系,并研究二醛基纤维素对尿素的吸附平衡和吸附动力学。结果表明:高碘酸钠与微晶纤维素的质量比为2.4∶1、反应温度为35℃、反应时间为3.5 h、反应介质的pH为2时,制得二醛基纤维素的醛基含量最大为97.74%。二醛基纤维素对尿素的吸附容量随醛基含量的增加先增大后减小,最大吸附容量为59.23 mg.g-1,是包醛氧淀粉尿素吸附容量的10倍(6 mg.g-1),是包醛酶淀粉吸附容量的4倍(15 mg.g-1),吸附平衡时间为4 h。吸附等温线符合Freundich方程。     

壳聚糖-茶多酚-乳糖酸复合处理对醋栗保鲜效果的研究

可食用膜是近几年发展起来的一种能有效减少鲜果果实营养流失和控制微生物污染的防腐保鲜技术。为研究复合保鲜膜对醋栗果实的影响,以新鲜醋栗果实为试材,进行单一保鲜试验和复合保鲜试验,测定醋栗果实的菌落总数、失重率、VC含量及可溶性固形物含量。结果表明:壳聚糖质量浓度为20 g·L~(-1),茶多酚质量浓度为6 g·L~(-1),乳糖酸质量浓度为20 g·L~(-1)时,单一保鲜抑菌效果最佳。根据单因素试验结果,对醋栗果实进行壳聚糖-茶多酚-乳糖酸复合涂膜保鲜,试验组果实失重率低于对照组,VC含量显著高于对照组,可溶性固形物含量显著高于对照组。     

疏水缔合阳离子淀粉的合成研究

本研究以环己烷为连续相,Span 80/Tween 80为分散剂,采用氧化还原引发体系,通过反相悬浮聚合技术,合成疏水缔合阳离子淀粉接枝共聚物。研究了反应温度,引发剂用量,反应时间对接枝性能的影响及溶解性能。并用IR、X衍射对共聚物进行了表征。结果表明:采用氧化还原引发剂可使聚合反应低温快速进行,在m(St)∶m(AM)∶m(DMDACC)∶m(OA)为4∶7.4∶1.5∶0.6时,引发剂用量3.1 mmol/L,30℃反应3 h,单体转化率92.6%,接枝率53.8%,粘均相对分子质量(MV)3.26×106。     

木糖合成纳米木聚糖在抗菌材料中的应用研究

以木糖为原料,加入适量的山梨醇与柠檬酸,以高温聚合法制备低聚木糖;随后将其与氢氧化钠溶液混合反应制备纳米木聚糖。结果表明：当木糖、山梨醇、柠檬酸的物料比为18∶6∶1,处理温度为170℃,处理时间为1 h时,低聚木糖的产率最高;当碱液浓度3.5%,处理温度为60℃,处理时间为2 h时,制得的纳米木聚糖粒径较小。抗菌试验表明：纳米木聚糖在金黄色葡萄球菌和大肠杆菌中的抑菌圈直径分别为11 mm和12 mm,显示出良好的抗菌效果。     

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。     

K/Ca催化木屑水蒸气气化制取富氢合成气

研制KOH/白云石复合催化剂,以松木屑为原料,在固定床气化炉中进行水蒸气气化实验,考察催化剂制备条件、反应温度、水蒸气流量、催化剂用量对气化合成气气体组分、产气率、产氢率及碳转化率等气化特性评价指标的影响,并对所研制的K/Ca复合催化剂进行SEM、XRD和孔隙结构分析。研究表明：K元素很好地负载在白云石上。由KOH质量分数6%、K/Ca物质的量比2∶1和煅烧温度900℃制备的K/Ca复合催化剂的催化性能最好。气化温度从600℃增加到750℃,H₂体积分数由40.70%增加至59.09%,产氢率由16.38 g/kg增加至90.64 g/kg,但继续升高温度会造成催化剂活性下降使得H₂体积分数和产氢率均有所下降。水蒸气流量由0.4 mL/min增加至1.0 mL/min时,H₂体积分数由52.75%增加至59.09%,产氢率由68.14 g/kg增加至90.64 g/kg,进一步增加水蒸气流量则会造成系统热量损失,使得H₂体积分数和产氢率均有不同程度的下降。催化剂与松木屑质量比值为0.3 g/g时,H...     

玉米秸秆-PVA复合气凝胶的制备及其吸附性能研究

以玉米秸秆为原料,用溴化锂和聚乙烯醇(PVA)溶液将其溶解,制备玉米秸秆-PVA复合气凝胶。采用正交试验法对制备工艺进行优化,并通过FT-IR、吸附率等手段对气凝胶的相关性能进行表征。结果表明：复合气凝胶的优化制备工艺条件为：固液质量比(秸秆∶混合溶液)为1∶100,PVA添加量与秸秆的质量比为100∶15,PVA浓度为5%,溴化锂浓度为66%,溴化锂溶液和PVA的质量比为13.85∶1。该工艺下所制得的复合气凝胶密度低至0.026 8 g/cm³,比表面积为175.00 m²/g,对废弃机油的最大吸附倍率为35.01 g/g。制备过程中,纤维素的氢键被破坏,PVA与纤维素之间通过氢键连接。复合气凝胶的密度越小,其吸油率越大。复合气凝胶具有全范围内的孔径,且大部分孔径处于介孔范围内,因此有利于对大分子污染物的吸附。     

遮阴对油用牡丹幼苗根系性状的影响

为研究遮阴对多年生油用牡丹品种“凤丹”根系生长的影响,以油用牡丹品种“凤丹”为材料进行了试验,设置5种不同程度的遮阴处理：不遮阴(CK)、透光率为全光照的85%(Z1)、70%(Z2)、55%(Z3)和40%(Z4),并对不同处理下油用牡丹根系的总根长、根系总表面积、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、丙二醛(MDA)含量和过氧化物酶(POD)活性进行了分析。结果表明：随着遮阴强度的增加,“凤丹”牡丹幼苗根系总根长以及过氧化物酶的活性有逐渐降低的趋势,根系总表面积、可溶性糖含量和可溶性蛋白含量呈现先升高后降低的趋势,根系丙二醛含量则呈现先降低后升高的趋势。Z1处理的根系总表面积和可溶性糖含量较对照显著升高,其根系丙二醛含量显著低于其他处理。当透光率为全光照的50%～65%时有利于根系维持较高的可溶性蛋白含量。综上所述,试验条件下透光率为全光照85%的轻度遮阴处理有利于“凤丹”幼苗根系保持良好的生理活性,透光率≥55%时显著抑制牡丹根系的生长发育。     

全天然果蔬保鲜涂料在锥栗保鲜上的应用研究

采用不同浓度的全天然果蔬保鲜涂料在常温和低温条件下进行锥栗果的保鲜试验研究,结果表明,在低温条件下,采用２０％的全天然果蔬保鲜涂料保鲜锥栗的效果最好,１００ｄ的保存率达９１．９７％,失水率为４．２０％。而且保鲜后锥栗果的可溶性糖、淀粉、粗脂肪及多种氨基酸含量基本不变,且经济效益显著,值得在闽北林区大力推广。     

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。     

沙柳与柠条混合原料碱性过氧化氢法分离的纤维素特性研究

分析了沙柳(Salix psamm ophila)与柠条(Caragana korshinskiiKom.)质量比为1∶1的混合原料的化学组成,在NaOH 18%(质量分数)、反应温度165℃、H2O23%(质量分数)、反应时间90 m in、液固比4∶1(mL∶g)的条件下降解木质素与半纤维素,分离纤维素,计算纤维素制备物的得率及粘度。采用GC、HPLC、FT-IR及13C NMR分析了纤维素制备物的特性,结果表明,碱性过氧化氢法能高效降解大部分木质素,得到的纤维素制备物中残余木质素含量较低(酚醛和酚酸总量为4.39%),纤维素纯度较高(葡萄糖含量84.68%),纤维素结晶度可能升高。     

低浓度乙酸预处理玉米芯的工艺研究

以脱除木质素,降解半纤维素为木糖,提高纤维素酶解得率为目的,研究了低浓度乙酸预处理玉米芯的效果,考察了乙酸质量分数、预处理温度和时间对预处理的影响。研究结果表明:质量分数5%乙酸预处理玉米芯可以脱除大部分的半纤维素和少部分木质素,预处理后的玉米芯具有较好的水解效果。低浓度乙酸预处理玉米芯最优条件为:预处理温度160℃,保温时间60 min,乙酸质量分数5%,固液比1∶8(g∶mL)。在此条件下,玉米芯固体渣回收率为53.75%,固体渣中纤维素保留率93.17%,半纤维素脱除率87.36%,木质素脱除率25.04%,预处理液中木糖质量浓度15.56 g/L。预处理后的玉米芯固体经72 h酶解,酶解得率为92.69%。