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.     

离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐的制备及用于纤维素溶解纺丝的研究进展

离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐（[EMIM3Ac）可以溶解天然高分子等许多聚合物,尤其对于纤维素具有较强的溶解能力,且溶解过程基本不造成纤维素降解,故可以作为纤维素的有效溶剂,用于纤维素的溶解加工。与其它溶剂相比,[EMIM]Ac具有使用安全、不污染环境、易回收循环利用等优势,故在纤维素溶解、纺丝方面具有广阔的应...     

聚氯乙烯-g-聚甲基丙烯酸-2-羟乙酯共聚物的合成和表征

聚氯乙烯 (ＰＶＣ)是常用医用高分子材料之一 ,可以制作储血袋、导液管、人工尿道等 .ＰＶＣ亲水性差 ,影响其生物相容性 .采用亲水性单体与ＰＶＣ接枝共聚是提高ＰＶＣ亲水性的重要方法[1] .Ｋｒｉｓｈｎａｎ等[2 ] 对Ｃｏ60 辐照下ＰＶＣ接枝Ｎ 乙烯基吡咯烷酮进行了研究 .Ｓｉｎｇｈ等[3～ 5] 采用辐照引发甲基丙烯酸在ＰＶＣ薄膜的接枝反应 ,对接枝动力学、接枝后薄膜表面形态、溶胀和抗凝血性等进行了研究 .Ｇｏｌｄｂｅｒｇ等[6] 采用辐照引发甲基丙烯酸2 羟乙酯 (ＨＥＭＡ)在ＰＶＣ薄膜上的接枝 .Ｌｅｅ等[7]采用溶液接枝共聚制备了…     

离子液体溶解纤维素的研究

纤维素是一种可生物降解的天然高分子材料,由于纤维素含有大量的分子间和分子内氢键,导致纤维素难溶于水和一般的有机溶剂。现有的溶剂存在稳定性差,具有毒性,难以回收等缺点,对纤维素的加工、利用造成困难,因此,寻找新型绿色溶剂成为纤维素开发的热点和难点。离子液体是一种新型高效绿色溶剂,在一定条件下可以溶解纤维素、角蛋白等生物大分子,离子液体的出现为纤维素的溶解提供了一种环境友好、可生物降解的溶剂体系,具有广阔的应用前景。本文就不同种类离子液体溶解纤维素的溶解度以及影响溶解度几种因素进行了综述,总结了离子液体与纤维素作用机理以及离子液体的回收方法,为纤维素的加工利用提供了理论依据和工业指导。     

乙烯-乙烯醇共聚物的固体核磁共振研究

乙烯 (Ｅ) /乙烯醇 (Ｖ)共聚物 (ＥＶＯＨ)为结晶性高聚物 ,作为膜材料有着广泛的用途 .在该体系中 ,不仅存在复杂的化学和物理结构 ,如序列分布、立构规整性和共晶结构 ,还存在复杂的氢键相互作用 ,是研究化学结构、聚集态结构和氢键相互作用之间关系的代表性体系 .通过ＤＳＣ[1 ] 、Ｘ 射线衍射[2 ] 、固体高分辨核磁共振碳谱 (1 3Ｃ ＣＰ/ＭＡＳ ＮＭＲ) [3～ 7] 等不同的研究方法 ,前人对ＥＶＯＨ体系及与之直接相关的乙烯醇均聚物(ＰＶＡ)的熔融温度、结晶度以及结晶结构等问题进行了大量研究 .1 984年Ｔｅｒａｏ等[6] 首先报道了在固…     

纤维素在离子液体[AMMor]Cl/[AMIM]Cl混合溶剂中的溶解性能

研究了纤维素在混配离子液体N-甲基-N-烯丙基吗啉氯盐[AMMor]Cl/3-甲基-1-烯丙基咪唑氯盐[AMIM]Cl中的溶解性能, 结果表明, [AMMor]Cl/[AMIM]Cl混配溶剂能有效溶解天然纤维素, 且在相同条件下, 溶解能力要优于离子液体[AMIM]Cl; 随着溶解温度的升高, 溶解时间大大缩短. 利用FTIR, XRD和TGA方法分析了再生纤维素的化学结构和热稳定性, 结果表明, 未经活化的纤维素可直接溶于[AMMor]Cl/[AMIM]Cl而不发生其它衍生化反应, 且天然纤维素在该溶剂体系中纤维素聚合度下降较小.     

1，2-环氧丙烷的光电离解离通道与机理

1,2环氧丙烷(下面简写成环氧丙烷)分子中含氧三员环具有很大的张力,且杂原子氧上含有未公享的电子对,分子中存在有很强的极性共价键,使其易于发生定向开环反应,常用于制造丙二醇、缩丙二醇、甘油等,是一种重要的有机合成化工原料和合成硝酸纤维脂等高分子材料良好的低沸点溶剂.近年来还发现,在含有的1,2环氧基团的天然产品中,这一结构单元对这些天然产品的生物活性起着十分重要的作用.环氧丙烷这种特殊结构,使其电离和解离过程与其它的杂环化合物(三员环以上)和一般的链状化合物有着明显的不同.这方面的研究工作仅有文献[1,2]报导,其方法是…     

热塑性甲壳素衍生物N,O-苄基壳聚糖的合成及表征

天然高分子的热塑化一直引起人们的极大关注．由于存在大量的分子内和分子间氢键,一般天然高分子都不能加热塑化,从而限制了其应用．纤维素和淀粉的热塑化改性已有了许多研究．典型的热塑性纤维素衍生物有乙基纤维素、醋酸纤维素和经丙基纤维素等[1,2],有些纤维素衍生物还具有热致液晶性．淀粉的某些衍生物也已有热塑性[3]．在分子结构上,甲壳素／壳聚糖比纤维素或淀粉多了乙酰氨基和氨基,更易形成氢键,分子间作用力更强．迄今,国内外已报道了大量甲壳素／壳聚糖衍生物,但均无热塑性．我们曾合成具有热塑性的氰乙基经丙基壳聚糖,但熔点与分解温度之间只有27℃E4J．热塑性甲壳素的研究不仅为甲壳素的加工利用开辟了新途径,而且也将为热致性甲壳素液晶的研究奠定基础,从而进一步丰富和深化目前以纤维素衍生物为主的热致胆舀液晶研究[5,6]．为此,本文研究了一种新的热塑性甲壳素衍生物,并从结构上讨论了其具有热塑性的原因．     

硫化态Mo/γ-Al2O3催化剂活性位的低温CO-FTIR方法表征及噻吩HDS活性

ＭｏＳ2 是钼基加氢精制催化剂 [Ｃｏ(Ｎｉ)Ｍｏ/γ Ａｌ2 Ｏ3]活性相的主要组份 ,其形态与结构对Ｃｏ(Ｎｉ)Ｍｏ/γ Ａｌ2 Ｏ3的加氢脱硫 (ＨＤＳ)、加氢脱氮 (ＨＤＮ)活性的影响至关重要[1 ,2 ] .目前 ,人们通常使用的ＴＰＲ方法虽可测定过渡金属硫化物的表面活性位 ,并可有效地区分位于催化剂活性相 (ＭｏＳ2 ｓｌａｂ)周边的硫物种 ,但对不同价态的钼尚无法鉴别[3] .本文制备了硫化态Ｍｏ/γ Ａｌ2 Ｏ3催化剂 ,以ＣＯ为探针分子 ,利用ＦＴＩＲ技术在液氮温度 (77Ｋ)下考察了催化剂的表面活性位 (钼物种 )及催化噻吩ＨＤＳ的活性 .1　实…     

苯甲酸及其酯类衍生物的分子印迹机理的研究

分子印迹聚合物(M IP)是一种具有分子识别能力的新型高分子材料^[1～3].对其研究的重要问题之一是如何获得对相应模板化合物具有特异性结合的聚合物,这除了受模板分子结构特征的影响外,同时在很大程度上还受各种聚合物制备条件的影响,比如功能单体^[4～6]、溶剂^[7]及辅助金属离子的影响^[8]等.我们成功地通过计算模板分子与功能单体间的相互作用,预测了一些模板分子的印迹原性(产生印迹效应的性质)的强弱^[9],同时对几十种小分子化合物的分子印迹原性与结构之间的关系进行了讨论^[10].本文以苯甲酸、对氨基苯甲酸、对羟基苯甲酸及其酯的衍生物(结构见下式)为模板,在不同的功能单体和溶剂体系中制备了相应的分子印迹聚合物,研究了模板分子中不同取代功能基的印迹作用的相对强弱,探讨了功能基的印迹作用强弱与聚合反应体系溶剂极性间的相关性.     

基于非手性离子液体的毛细管电泳法拆分3种手性药物

建立了以非手性离子液体1-正丁基-3-甲基咪唑氯(［BMIM］Cl)为手性分离的添加剂、β-环糊精作为手性选择剂的毛细管区带电泳(CZE)分离扑尔敏、氯霉素前体和氧氟沙星3种对映体的方法,并与未添加［BMIM］Cl的CZE分离情况进行了对比研究。发现［BMIM］Cl对手性药物的拆分有协同作用,不仅能够增加对映体的分离度,还能有效地抑制毛细管内壁对样品分子的吸附作用,改善峰形。采用离子液体辅助手性选择剂(尤其是环糊精)的CZE改进方法,为其他毛细管电泳难以分离的手性药物的分离分析提供了新的方法。     

在离子液/水体系中超声合成MoO_3纳米棒及其表征(英文)

采用超声波的方法在离子液(1-丁基-3-甲基氯代咪唑盐离子液,[BMIM]Cl)中合成了直径分布在80~150 nm的MoO3纳米棒.采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和选区电子衍射(SAED)对所合成材料的微观结构和形貌进行了表征.此外,考察了反应时间、加入[BMIM]Cl的量以及其它咪唑基离子液对产物的影响并提出了可能的反应机理.最后对在不同温度煅烧下所得的α-MoO的甲烷催化燃烧活性进行了表征.     

反相气相色谱法表征1-烯丙基-3-甲基氯代咪唑离子液体的表面性质

采用反相气相色谱(IGC)技术研究了不同温度下1-烯丙基-3-甲基氯代咪唑(［AMIM］Cl)的表面性质。以正己烷、正庚烷、正辛烷和正壬烷作为非极性探针分子测定［AMIM］Cl在343.15、353.15、363.15和373.15 K温度下的表面色散自由能;以二氯甲烷、三氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯、四氢呋喃作为极性探针分子测定离子液体Lewis酸碱性质,并测定了吸附自由能和吸附自由焓变等热动力学参数。实验结果表明,［AMIM］Cl的酸解离平衡常数Ka为0.34,碱解离平衡常数Kb为1.68,其表面呈Lewis两性偏碱性特点。在343.15、353.15、363.15和373.15 K温度下,［AMIM］Cl的表面色散自由能分别为52.26、50.82、46.08和42.05 mJ/m2。这一结果对研究离子液体的表面性质及应用有指导作用。     

Diffusion dynamics of 1-Butyl-3-methylimidazolium chloride from cellulose filament during coagulation process

The diffusion dynamics of 1-Butyl-3-methylimidazolium chloride ([BMIM]Cl) during coagulation process of cellulose filaments with H₂O as non-solvent were investigated in detail. The diffusion coefficients of [BMIM]Cl was calculated based on the Fick’s second law of diffusion according to the experimental data. Several factors which affect the coagulation process including polymer concentration, concentration and temperature of coagulation bath were discussed respectively. It is found that the diffusion rate of [BMIM]Cl decreased with the increasing polymer content in the spinning solutions and the initial concentration of [BMIM]Cl in the coagulation bath, while the diffusion coefficients increased largely with the coagulation temperature becoming higher. The diffusion coefficients of [BMIM]Cl is relatively lower, in contrast with the conventional solvent in the solution spinning process, which is coordinate with the result of polyacrylonitrile [BMIM]Cl system by Zhang et al. (Polym Eng Sci 48(1):184–190, 2008). Compared with the diffusion process of N-methylmorpholine-N-oxide (NMMO) from cellulose filament, the diffusion coefficients of [BMIM]Cl is lower, which suggested a stronger coagulation and washing conditions should be taken to produce regenerated cellulose fiber with [BMIM]Cl as solvent.     

Revealing long-range density fluctuations in dialkylimidazolium chloride ionic liquids by dynamic light scattering

In this study, the structures and dynamics of ionic liquids of 1-allyl-3-methylimidazolium chloride ([AMIM][Cl]) and 1-n-butyl-3-methylimidazolium chloride ([BMIM][Cl]) were studied by dynamic light scattering with polarized and depolarized geometries in the temperature range from 300 to 400 K. The temperature range covered supercooled and liquid states for [BMIM][Cl] and covered the liquid state for [AMIM][Cl]. The results show that for these ionic liquids at all chosen temperatures only one ultraslow relaxation is observed in the polarized component of dynamic light scattering, however, the ultraslow relaxation is not observed in the depolarized component. The ultraslow relaxation exhibited several typical features of the "cluster" mode generally found in glass-forming liquids and polymer melts, such as diffusive, strongly scattering-vector-dependent, and nearly exponential characters, which thus corresponded to long-range density fluctuations. The physical origin for long-range density fluctuations was the existence of heterogeneities with large characteristic length scales in these ionic liquids. It was further considered that molecules of these ionic liquids not only tended to aggregate to form dynamic clusters but also possibly formed dynamic networks in the supercooled state and the heterogeneities could exist even at temperatures higher than the melting points.     

共溶剂存在下N-烯丙基吡啶氯盐离子液体对纤维素的溶解性能研究

采用一步法合成N-烯丙基吡啶氯盐离子液体([APy]Cl),考察其对纤维素的溶解性能.结果发现,在120℃下对棉浆粕(聚合度(DP)=556)的溶解度可高达19.71%,但再生后聚合度为223,热降解严重.通过添加不同种类共溶剂的方法克服此缺点.结果表明,有机溶液(DMSO,DMAc,DMF或吡啶)作为[APy]Cl的共溶剂时,[APy]Cl/DMAc复合溶剂对棉浆粕的溶解效果最佳,100℃下溶解度为15.03%,再生后聚合度为403.此外降低了溶剂成本.但70℃下,溶解度仅为1.36%,溶解能力较弱.继续探讨了[AMIM]Cl作为[APy]Cl的共溶剂时对纤维素的溶解性能,结果表明,70℃下,[APy]Cl/[AMIM]Cl复合溶剂对棉浆粕的溶解度为8.78%,再生后聚合度为516.可知添加上述2种共溶剂均使[APy]Cl在低于自身熔点下形成液体并能够溶解一定量纤维素,拓宽了溶解温度区间及应用平台.对FTIR,XRD和TGA谱图分析,结果表明上述为纤维素的直接溶剂,可将其晶型由Ⅰ型转变成Ⅱ型,再生后热稳定性稍有降低.通过照片和SEM表明再生膜无色透明,结构致密.     

细菌纤维素在室温离子液体中的溶解性能

研究了细菌纤维素(BC)在绿色溶剂1-烯丙基-3-甲基氯代咪唑室温离子液体中的溶解行为,通过偏光显微镜观察了BC在此离子液体中的溶解过程,热失重(TGA)和红外光谱(FT-IR)测试了再生前后BC的性能,探索了BC在离子液体中溶解、再生的可能性和可行性.结果表明:离子液体是BC的优良溶剂,对BC的溶解属于直接溶解,不发生其他的衍生化反应;再生后BC的热稳定性变好,且离子液体可回收利用.     

以离子液体作流动相添加剂的高效液相色谱法测定复方苦参注射液中4种生物碱

将离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(［BMIM］BF4)作为流动相添加剂建立了同时测定复方苦参注射液中4种主要生物碱的HPLC分析方法。以Agilent TC-C18柱(250 mm×4.6 mm, 5 μm)为分离柱,甲醇-0.1%磷酸水溶液(含2.2×10-4mol/L ［BMIM］BF4)(5:95, v/v)为流动相,流速1.0 mL/min,柱温30 ℃,进样量20 μL,在205 nm下检测。结果表明,苦参碱、槐定碱、氧化槐果碱以及氧化苦参碱的质量浓度分别在25.8～155.0 mg/L, 40.0～240.0 mg/L, 21.7～130.0 mg/L和37.5～225.0 mg/L范围内线性关系良好,相关系数均大于0.9990,平均回收率(n=9)在96.2%和98.9%之间。离子液体的加入能明显改善C18柱分离生物碱的色谱峰形并提高分离度。本法简便、快速、重复性好,可用于复方苦参注射液中生物碱的分离与测定。     

离子液体[BMIM]Cl预处理对微晶纤维素酶解的影响

以微晶纤维素为研究对象, 设计了离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐(1-butyl-3-methylimidazolium chloride, [BMIM]Cl)预处理微晶纤维素Avicel的实验方法以实现纤维素的高效酶解糖化. 在[BMIM]Cl中Avicel完全溶解, 经水洗沉淀得到再生纤维素, 回收后的离子液体可重复利用. 预处理后底物酶解的可溶性糖转化率在24 h时高达94.65%, 较之同样条件下未经预处理底物的酶解糖转化率(48.57%)有飞跃性提升. 进一步考察了离子液体预处理对纤维素结构及形态的影响, 结果表明: [BMIM]Cl预处理后Avicel氢键减弱; 结晶度明显下降, 结晶型态由纤维素I型转变为纤维素II型; 由规整的平行排布转变为疏松有孔的无序形貌. 正是离子液体预处理引起的纤维素微观与宏观结构性质的显著改变使得再生后纤维素酶解的可溶性糖转化率大幅提高.