两性甘蔗渣纤维素的合成及应用研究

以甘蔗渣纤维素为原料，碱化后，与3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，甲基丙烯酸反应，得到两性纤维素，通过正交实验确定甘蔗渣纤维素阳离子改性的最佳工艺条件是：干纤维素1.6g,V(异丙醇）：V（40%NaOH):V(CHPTMA)=60:1.2:4.5，反应时间3.5h，反应温度45℃。甘蔗渣纤维素阴离子改性的最佳工艺条件是；阳离子改性纤维素3.0g，催化剂n(Fe^2 ):n(H2O2)=1:50,反应温度60℃，反应时间2h，甲基丙烯酸用量为17.2ml。改性后的产品对酸性黄染料，阳离子翠兰染料交换吸附能力比活性炭提高了33.2%和19.7%,对Pb^2 ,Zn^2 ,Cu^2 ,Cr2O7^2-的交换吸附能力比活性炭平均提高了7.4倍，对染料交换吸附速率比活性炭提高了约3.5倍，且产品再生容易，性能稳定。     

纳米纤维素的改性及其吸附重金属离子的应用研究

纳米纤维素材料(cellulose nanomaterials,CNs)作为一种可再生材料,具有比表面积大、高结晶度、高强度、高杨氏模量、高表面活性、化学性质稳定等优异性能。纤维素作为天然高分子材料,在清除水体重金属离子中具有较好的应用的价值,因此本文对纤维素的改性及其吸附重金属的应用进行了综述。首先简要地介绍了纳米纤维素的结构与命名方法;其次,对纳米纤维素的改性(即小分子改性与高分子改性)进行了详细的介绍,并重点阐述了改性纳米纤维素基材以粉末、凝胶(包括水凝胶与气凝胶)两种不同的形态通过吸附清除水体重金属离子的应用研究。最后,对改性纳米纤维素基水吸附材料存在的优缺点进行了探讨,并指出了该材料在生产和应用过程中还需解决的问题。     

纤维素的功能化

综述近年来纤维素功能化和功能材料的发展情况,介绍了通过化学改性、特殊物理加工、表面改性等获得纤维素功能的功能的各种功能化的主最新的功能设计思路,并介绍了纤维素功能材料的应用,未来潜在的应用领域和发展前景。     

静电纺丝法在制备改性醋酸纤维素中的应用

纤维素是一种天然存在于有机物或植物中储量巨大的可再生资源。醋酸纤维素是在催化剂的作用下,将纤维素的羟基酯化而得到的一种热塑性树脂。由于其具有稳定,易于加工,不易燃烧,生物可降解性等特点,常用来替代天然纤维素作为静电纺丝的原料。静电纺丝技术作为目前制备纳米纤维材料的一种简单有效的方法,近些年来一直备受关注。本文系统介绍了以醋酸纤维素为静电纺丝的基体材料, 通过添加纳米粒子、聚合物溶液、表面改性、同轴电纺等物理改性方法以及再生纤维处理和硝化反应等化学改性方法制备改性醋酸纤维素纤维, 讨论了改性后的新材料结构和性能等多方面的变化。综述了近几年来国内外关于以静电纺丝法制备改性醋酸纤维素纤维的研究进展以及其在生物医药、组织工程支架、过滤膜以及功能性织物等方面的应用前景。     

氨基硫脲改性纤维素的合成及其对Hg(Ⅱ)的吸附

通过氯化和胺解两步反应,对玉米秸秆纤维素骨架中的羟基进行化学改性,得到氨基硫脲改性的纤维素。通过红外光谱和电子能谱对该改性玉米秸秆纤维素进行了表征,并研究了作为吸附剂对水溶液中Hg(Ⅱ)的吸附能力。结果表明:所获得的氨基硫脲改性纤维素对Hg(Ⅱ)的最大饱和吸附量为499.6mg/g;吸附模型符合Langmuir吸附等温模型和准二级动力学模型,拟合系数R2在0.98以上;改性纤维素材料表面富有的氨基硫脲官能团与重金属Hg(Ⅱ)离子发生的表面络合作用,增加了其吸附性能。     

氧化纤维素增强胶原水凝胶

对纤维素进行氧化,得到醛基化的氧化纤维素,将其作为大分子交联剂制备了氧化纤维素改性胶原水凝胶.通过扫描电镜、力学性能及流变学测试,对改性胶原水凝胶的结构和性能进行了表征.研究结果表明,与纯胶原水凝胶相比,氧化纤维素改性胶原水凝胶的力学性能和热稳定性都得到了明显改善,其压缩破坏强度比纯胶原水凝胶提高了1个数量级以上.此外,氧化纤维素的引入,并未出现一般化学交联剂改性所带来的细胞毒性,并保持了胶原水凝胶良好的生物相容性.为改性胶原水凝胶在组织工程材料领域的应用提供依据.     

微波辅助细菌纤维素酯的制备及对Pb(Ⅱ)的高效去除

以细菌纤维素(BC)为原料,通过微波辅助酯化改性的方法制得了两种改性细菌纤维素,细菌纤维素黄原酸酯(XMBC)和细菌纤维素硫酸酯(SMBC)。对所制备的样品进行X射线衍射(XRD)、扫描电镜-电子能谱(SEM-EDS)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱和BET比表面积分析,通过续批式实验考察其对Pb(Ⅱ)的去除效果。研究了pH值、反应时间、温度、污染物初始浓度、离子强度对其吸附能力的影响以及材料再生性能。结果表明,改性细菌纤维素的比表面积和孔容均有上升,其对Pb(Ⅱ)的吸附量随反应温度和离子强度的增加而降低,最优pH值为5.0。巯基的引入增强了细菌纤维素对Pb(Ⅱ)的吸附能力,改性后的吸附剂显示出比原始BC更优异的吸附性能,其中XMBC和SMBC的最大吸附量分别为144.93和126.58 mg·g^-1,该吸附过程符合准二级速率方程和Langmuir等温吸附模型。材料对Pb(Ⅱ)的吸附是自发的放热过程,且吸附剂易于再生和重复回收。因此, SMBC和XMBC作为从水中富集分离重金属的新型材料具有及大应用前景。     

纤维素基气凝胶的制备及功能材料构建

气凝胶是将凝胶中的溶剂或水分被除去后,其空间网状结构的介质变为气体,外表呈固体状的一类材料。它们具有超低密度、均一纳米级孔径、高孔隙率和高比表面积的特性,同时又融入了自身优异性能,是一类具有广阔发展前景的功能材料。纤维素作为地球上储量最大的多糖大分子,具有安全、稳定、无毒、可生物降解等优点。以纤维素为基体的气凝胶除具备传统气凝胶的结构特征和优势外,通过结构设计或复合改性可构建为各种高性能材料。本文主要介绍近年来纤维素基气凝胶的制备方法及各种功能改性。着眼催化、电磁、隔热、医用、分离纯化等方面的应用,综述纤维素基气凝胶的构建及最新研究进展,并针对纤维素基气凝胶在材料构建中的问题及应用前景进行了展望。     

可再生纤维素/环糊精聚合物对水中亚甲基蓝吸附行为

利用甘蔗渣提取纤维素修饰环糊精聚合物,成功制备可再生纤维素/环糊精聚合物（SUG-EPI-CDP）吸附剂。采用傅利叶红外光谱仪（FT-IR）与热重分析仪（TGA）对材料进行表征,同时考察了该材料对水中亚甲基蓝（MB）吸附特性和机理的影响。结果表明：在溶液pH值为7、温度为30 ℃的条件下,SUG-EPI-CDP可在120 min内有效去除MB,去除率达80.9%。通过模型拟合发现,SUG-EPI-CDP对MB的吸附是自发且吸热的过程,符合准二阶动力学方程和Langmuir等温线模型。该吸附剂实验最大吸附量达8.1 mg/g,远高于其他废料所制备的吸附剂。结果表明,利用可再生纤维素修饰可有效提高环糊精聚合物的吸附性能,同时为甘蔗渣资源化利用提供了新途径。     

DMSO/DBU/CO_2溶剂体系中原位有机功能催化纤维素碳酸酯的合成及其性质研究

纤维素是地球上储量最丰富的生物可再生资源,具有价格低廉、易改性、可生物降解等特点.纤维素衍生化是拓展纤维素应用的重要手段之一.纤维素碳酸酯是重要的纤维素衍生物之一,在包装材料、热塑性材料、固体电解质等领域具有重要的应用潜力.本文基于1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(DBU)/二甲基亚砜(DMSO)/CO_2体系溶解活化纤维素,通过原位DBU的有机功能催化作用催化纤维素与碳酸二甲酯之间的转酯化反应,合成了纤维素甲基碳酸酯.结果表明,碳酸二甲酯与纤维素脱水葡萄糖单元(AGU)摩尔比为8:1,反应温度为60℃,反应时间为12 h时,可得到取代度(DS)1.09的纤维素碳酸酯,并通过核磁共振、红外光谱、热重分析(TGA/DSC)等表征方法研究纤维素碳酸酯结构与热性能的关系.DSC/TGA结果显示,当纤维素甲基碳酸酯的取代度为1.09时,其玻璃化转变温度为62.9℃,起始降解温度为305.5℃.