纤维素在NMMO水溶液中的溶解机理研究进展

被称之为绿色纤维的Lyocell纤维,其成功开发的基础在于纤维素溶剂N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)的发现。尽管在发现初期,就有人根据溶解现象和实验证实纤维素在NMMO水溶液中的溶解过程是一个大分子间氢键被破坏的物理过程,但人们对其溶解机理的认识还是经历了一个长期的过程。以往的实验方法局限于纤维素分子与溶剂分子间弱相互作用的研究,随着计算机技术的发展,分子模拟的方法填补了这一空白,使纤维素的溶解机理得到了新的认识,例如纤维素分子和NMMO分子的两亲性,以及疏水缔合相互作用。纤维素溶解机理的深入认识不仅可以促进Lyocell过程稳定性、溶剂回收效率的提升,还会为新溶剂的开发奠定理论基础。本文从NMMO的认识过程、纤维素在NMMO水溶液中溶解过程的实验发现和分子模拟计算等方面,全面总结和理解纤维素在NMMO水溶液中的溶解机理。     

原生纤维素静电纺丝的调控

通过电纺非溶剂调控的纤维素溶液, 制备出纤维素电纺纤维. 在N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)-氯化锂(LiCl)溶解纤维素体系中, 以DMAc和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作为非溶剂, 添加到高浓度的纤维素溶液中制备电纺溶液. 考察添加非溶剂对纤维素溶液性质和电纺纤维形貌的影响. 结果表明, 添加非溶剂有助于提升纤维素溶液的可纺浓度, 获得分散性较好的电纺纤维, 其中DMF效果最好. 添加非溶剂降低了纤维素溶液的黏度, 使纤维素溶液可纺浓度提高; 添加非溶剂改变了电纺溶液的稳定性, 获得了分散良好的纳米纤维, 从而有助于纤维素射流在电纺过程中快速固化成型.     

原生纤维素静电纺丝的调控（英文）

通过电纺非溶剂调控的纤维素溶液,制备出纤维素电纺纤维.在N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)-氯化锂(Li Cl)溶解纤维素体系中,以DMAc和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作为非溶剂,添加到高浓度的纤维素溶液中制备电纺溶液.考察添加非溶剂对纤维素溶液性质和电纺纤维形貌的影响.结果表明,添加非溶剂有助于提升纤维素溶液的可纺浓度,获得分散性较好的电纺纤维,其中DMF效果最好.添加非溶剂降低了纤维素溶液的黏度,使纤维素溶液可纺浓度提高;添加非溶剂改变了电纺溶液的稳定性,获得了分散良好的纳米纤维,从而有助于纤维素射流在电纺过程中快速固化成型.     

粘胶纤维的研制和新技术

本文概述了国内外粘胶纤维的研制、新产品、新工艺匆存在的间题,对超微细粘胶纤维的性能、用途和经济效益作了介绍。新溶剂NMMO纤维素纤维的研究和开发比粘胶纤维工艺大为简化,解决了环境污染的难题,提高了纤维物理性能,实现了粘胶法的根本性改革。     

可持续高分子-纤维素新材料研究进展

21世纪"绿色"化学已成为世界各国社会经济发展中的研究与开发战略方向.纤维素是自然界中储量最丰富的天然高分子,是重要的可再生资源以及未来的主要工业原料.然而由于纤维素存在着大量的分子内以及分子间氢键,其结构致密,难以溶解或熔融进一步加工.本文简要介绍了近几年来关于直接使用物理溶剂方法(非衍生化)对纤维素材料开发利用的新进展,主要包括以下4个方面:(1)纤维素在"绿色"溶剂-碱/尿素以及离子液体体系中的溶解和再生;(2)纳米纤维素的制备以及组装;(3)木材纳米技术的开发及利用;(4)细菌纤维素基材料等,旨在推进"绿色"技术实现纤维素资源的研究开发及利用.     

基于纤维小体展示技术的酿酒酵母纤维素乙醇研究进展

利用联合生物加工工艺生产第二代燃料乙醇(纤维素乙醇)是国内外的研究热点.前期的研究结果表明,酿酒酵母分泌或展示非复合型纤维素酶体系的应用效果并不理想,而复合型纤维素酶体系(即纤维小体)因对纤维素的降解能力比非复合型纤维素酶体系更强,所以其在酿酒酵母细胞表面的组装研究受到越来越多的关注.目前,单支架和双支架纤维小体在酵母细胞表面的完全自组装以及多细胞协同参与的非完全自组装均已实现.纤维小体展示型酿酒酵母已能直接利用结晶型纤维素发酵生产乙醇,但由于降解模块的结构缺陷,纤维素乙醇的产量仍然偏低.本文对纤维小体的酵母展示技术及其在纤维素乙醇发酵中的应用研究进行了论述,并对该领域的发展方向进行了展望.     

1-烯丙基,3-甲基咪唑室温离子液体的合成及其对纤维素溶解性能的初步研究

随着不可再生资源 (如石油、天然气、煤矿和金属矿藏等 )的急剧耗竭 ,天然高分子的开发与利用日益引起世人的关注 .纤维素作为自然界中最丰富的天然高分子材料 ,其开发与利用一直备受关注[1] .但由于天然纤维素较高的结晶度和分子间和分子内存在大量的氢键 ,使其具有不熔化、在大多数溶剂中不溶解的特点 ,这成为纤维素在应用开发中的最大障碍 .开发有效的纤维素溶剂体系是解决这一难题的关键 .研究较多的纤维素溶剂主要有铜氨溶液、Ｎ 甲基吗啉 Ｎ 氧化物(ＮＭＭＯ)溶剂体系 ,氯化锂 二甲基乙酰胺 (ＬｉＣｌ ＤＭＡＣ)溶剂体系等[2 ] ,而这…     

抗油污染α-纤维素中空纤维超滤膜油-水分离性能的研究

以α-纤维素为原料,一水合N-甲基吗琳-N-氧化物(NMMO.H2O)为溶剂,聚乙二醇(PEG400)为添加剂,去离子水为内外凝胶浴,采用浸入相转化法制备用于油水分离的中空纤维非对称超滤膜,并采用纯水通量表征了膜的性能.用纤维素中空纤维超滤膜进行油水分离实验,油水乳液的截留率可达到99%以上,渗透液含油量小于10 mg/L,达到国家环境保护排放要求.考察了物理清洗、物理清洗加0.1 mol/L HCL清洗、物理清洗加0.1 mol/L NaOH清洗3种清洗方法对油水污染后膜的清洗效果.其中,物理清洗加0.1 mol/LNaOH清洗的清洗方法的通量恢复率达到99%.与其它种类的膜相比,α-纤维素中空纤维膜的油水通量衰减率仅为9.5%,表现出优异的抗油污染性能.     

纤维素溶剂研究进展

概述了纤维素溶剂的重要研究进展,主要包括N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)在85℃以上高温可破坏纤维素分子间氢键,导致溶解;氯化锂/二甲基乙酰胺(LiCl/DMAc)在100℃以上可溶解纤维素;1-丁基-3-甲基咪唑盐酸盐([BMIM]Cl)和1-烯丙基-3-甲基咪唑盐酸盐([AMIM]Cl)离子液体,含强氢键受体Cl-离子,通过它们与纤维素羟基作用而引起溶解.氨基甲酸酯体系则是通过尿素与纤维素在100℃以上反应转变为纤维素氨基甲酸酯,然后再溶解于NaOH水溶液中;氢氧化钠/水体系,只能溶解结晶度和聚合度较低的纤维素;NaOH/尿素、NaOH/硫脲和LiOH/尿素水溶液体系,它们预冷至-5~-12℃后可迅速溶解纤维素.主要是通过低温产生小分子和大分子间新的氢键网络结构,导致纤维素分子内和分子间氢键的破坏而溶解,同时尿素或者硫脲作为包合物客体阻止纤维素分子自聚集使纤维素溶液较稳定.低温溶解技术不仅突破了加热溶解的传统方法,而且可推进化学"绿色化"进程.共引用参考文献50篇.     

溶解浆纤维素纤维在NaOH/添加剂水溶液中溶解效果的纤维质量分析

目前商业溶解木浆纤维素纤维的聚合度多在500~1800左右,这些浆粕的纤维素分子量具有多分散性。因此,本文以不同特征的溶解浆为纤维素纤维原料,结合纤维质量,分析讨论了NaOH水溶液中具有氢键受体物质的添加对其溶解不均一纤维素物料的影响。结果表明,与溶解纯纤维素不同,NaOH/添加剂水溶液对溶解浆纤维素纤维的溶解能力与浆纤维素纤维水溶液体系中纤维的粗度、纤维的刚硬程度和添加剂种类密切相关。混合添加剂的溶剂体系、添加少量氨基磺酸钠和环己基氨基磺酸钠的溶剂体系促进了较长纤维素纤维的溶解。