二醋酸纤维素与增塑剂熔融体系的制备与表征

为大幅降低二醋酸纤维素(CDA)的熔融温度,利用哈克转矩流变仪分别制备了CDA/1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([EMIM]Ac)、CDA/二甲基亚砜(DMSO)和CDA/[EMIM]Ac/DMSO 3种体系,分析了这3种体系制备过程中温度及转矩与时间的关系,并利用X射线衍射仪、热重分析和流变仪等研究了这3种体系的结构与性能。研究结果表明:离子液体[EMIM]Ac对CDA具有良好的增塑作用,CDA/[EMIM]Ac体系可形成均一相态;DMSO对CDA增塑作用较弱,CDA在DMSO中既不能溶解也不能熔融,其以溶胀态分散在CDA/DMSO体系中;以DMSO代替部分[EMIM]Ac,不仅可降低成本,更能促进[EMIM]Ac的增塑作用;CDA/[EMIM]Ac及CDA/[EMIM]Ac/DMSO 2种体系的热分解温度虽远低于原料CDA,但又远高于它们各自的熔融流动温度,熔融加工稳定性好。     

用竹浆粕/离子液体复配体系纺制的再生纤维及其性能

为探究离子液体法制备再生纤维性能的影响因素,选用有机溶剂二甲基亚砜(DMSO)分别与离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐([AMIM]Ac)和1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐([BMIM]Ac)构成复配体系作为溶剂溶解竹纤维素浆泊,用湿法纺丝制备再生纤维素纤维,并借助扫描电子显微镜、热性能分析、X射线衍射等手段对再生纤维进行形貌、结构分析和力学性能测试。结果表明:当DMSO含量提高、纺丝原液中离子液体含量降低,再生纤维丝表面的光洁程度和热稳定性先提高后下降,力学性能下降;当竹纤维素含量提高,再生纤维丝的表面更光滑,结晶度、热稳定性、断裂强度提高,纤维直径均变粗;离子液体[AMIM]Ac制得的再生纤维性能较优。     

三种侧耳漆酶在烷基咪唑类离子液体中催化特性的研究

漆酶在纸浆漂白、纤维改性、废纸脱墨、废水氯代酚降解等方面有广阔的应用前景,使用离子液体/水混合溶剂可以提高漆酶催化不溶性底物合成或降解的效率,但同时会造成酶的活力下降。作者从红平菇、榆黄菇和糙皮侧耳菌糠中分离得到漆酶并研究了它们在烷基咪唑类离子液体中的催化特性。结果表明,红平菇、榆黄菇和糙皮侧耳漆酶在三种离子液体中均受到抑制作用。几种溶剂的抑制作用排序如下:乙醇丙酮1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐([EMIM]EtOSO_3)1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯([BMIM]DBP)1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([EMIM]Ac)。动力学分析表示,离子液体[EMIM]EtOSO_3与底物2,2'-连氮-二(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)(ABTS)对酶分子活性位点发生了竞争性结合,因此推测,漆酶在离子液体中的表观活力与初始酶用量无关,增加ABTS浓度有利于提高反应速率和酶的利用效率。     

两种离子液体中制备再生棉浆纤维素膜及其性能研究

以1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim]Cl)和1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([Emim]Ac)两种离子液体作为棉浆粕的溶解体系,并制备了再生棉浆粕纤维素膜,采用红外光谱、X射线衍射、热重分析、扫描电镜和质构仪对棉浆再生前后纤维素膜进行结构表征 结果表明,将棉浆直接溶解在离子液体中,再生后纤维素晶型由Ⅰ型向Ⅱ型的晶型转变,热稳定性略有下降 再生纤维素膜结构致密均匀,力学性能优异,在[Bmim]Cl和[Emim]Ac中拉伸强度分别可达94.55MPa和39.15MPa.     

1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐离子液体作为胶原蛋白溶剂的评估

胶原蛋白是一种重要的生物聚合物，具有优良的生物活性，在组织工程应用中已被广泛使用。在本研究中，利用1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体（[EMIM][Acl）作为溶剂开发了一种新的胶原蛋白溶解体系。为了加快胶原蛋白的溶解过程，在该溶剂体系这加入了一系列的钠盐。结果表明，胶原蛋白的溶解度明显受温度和钠盐的影响。在45℃时，匝MIM][Ac]／NaEHP04体系中胶原蛋白的溶解度达到约11％。然而，该再生胶原蛋白的结构可能已被损坏。由于其生物和理化性质是基于其结构的完整性，因此我们致力于采用十二烷基硫酸钠一聚丙烯酰胺凝胶电泳、傅里叶变换红外光谱、超灵敏差示扫描量热法、原子力显微镜、X射线衍射和圆二色谱仪等方法研究从[EMIM】[Ac]溶剂系统中再生胶原的结构完整性。同时，提出了一种可能的溶解机理。结果表明，在溶解温度低于35℃时，从[EMIM][Ac]溶剂系统中再生的胶原蛋白的三螺旋结构大部分得以保留。再生胶原的生物相容性首次采用成纤维细胞粘附和增殖模型表征。结果表明，再生胶原与天然胶原具有几乎相同的良好的生物活性，这表明[EMIM][Ac]在组织工程中的潜在应用。     

离子液体预处理对玉米秸秆酶解效率的影响

离子液体作为一种可应用于木质纤维素预处理的新型绿色溶剂,以其处理效率高、环境友好等优势越来越受到人们的关注。采用4种离子液体:1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([Emim]Ac)、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([Amim]Cl)、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([Bmim]HSO4)、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim]BF_4),处理玉米秸秆,比较预处理后物料的酶解效果,并考察预处理后秸秆的成分、表面形态和结构的变化对酶解效率的影响,以探究离子液体预处理提高酶解效率的机制。结果表明,[Emim]Ac、[Amim]Cl、[Bmim]BF_4等3种离子液体在130℃下处理玉米秸秆1.5 h均可以在一定程度上去除木质素,有效地打破木质素与半纤维素的连接键,提高酶解效率。其中,[Emim]Ac具有较好的木质素选择性脱除效果,使木质素去除率达54.47%,有效破坏了包裹着纤维素的致密网状结构,增加物料的表面粗糙度,同时使纤维素由晶型I转变为更易酶解的晶型II,使预处理后秸秆的酶解效率提高到91.20%,是预处理前酶解效率的4.77倍。     

脱脂棉在离子液体中的溶解性能研究

有效地合成了离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯代盐([Amim]Cl),并探讨了脱脂棉纤维素在该离子液体中的溶解性能。测定了原、再生纤维素的聚合度,结果表明溶解前后纤维素的聚合度发生了很大变化,随着溶解温度的提高、时间的延长,再生纤维素聚合度降低;采用红外光谱、X-射线衍射及热重分析等手段对脱脂棉纤维素在离子液体[Amim]Cl中溶解和再生前后的结构变化进行了分析。结果表明,脱脂棉纤维素可直接溶解于离子液体[Amim]Cl而不发生其它衍生化反应。再生纤维素较原纤维素结晶状态由纤维素I转变为纤维素Ⅱ,再生后纤维素热分解温度降低,热稳定性略有下降。     

废纸在离子液体[Emim]Br中的溶解特性

为了回收及充分利用废纸原料,用溴代1-乙基,3-甲基咪唑([Emim]Br)离子液体对废纸进行溶解实验。结果表明:适宜的溶解温度130℃,溶解时间10min,废纸与离子液体质量比为1:6,在此条件下,溶解百分率可以达到12.5%。废纸溶解再生产物的红外谱图与微晶纤维素基本吻合,说明废纸在离子液体中的溶解产物主要是纤维素,且纤维素在离子液体中的溶解属于直接溶解。     

虾壳在1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体中的溶解特性

为探索从对虾加工废弃物中回收甲壳素的绿色工艺,本文以离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([C₂mim]Ac)为溶剂,系统考察了溶解时间、溶解温度、固-液比3个因素对虾壳的溶解度、回收率以及再生后的组分、表观形貌和晶体结构的影响规律。结果表明,固-液比为1:20 w/w、100℃下加热1 h后,虾壳溶解度最高,为15.30%。与未处理的虾壳相比,经过[C₂mim]Ac溶解再生后的样品表面多孔、粗糙或扭曲变形,而且结晶结构被破坏,蛋白质和矿物质脱除率可分别达到67.13%和42.84%。当温度超过120℃,溶解时间超过2 h时,不利于[C₂mim]Ac对虾壳的溶解。     

水稻秸秆纤维素/壳聚糖复合膜的制备及性质研究

离子液体是近年来兴起的一类极具应用前景的环保型溶剂,以其不挥发,对水和空气稳定,对无机、有机化合物以及高分子材料具有良好的溶剂而得到广泛的利用。通过1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐(Emim Ac)离子液体溶解水稻秸秆纤维素,并与壳聚糖的醋酸溶液混合的方法制备了可再生易降解纤维素/壳聚糖复合膜,研究了不同黏度壳聚糖、纤维素浓度和壳聚糖浓度对复合膜力学性质的影响,并考察了复合膜的抗菌性能和降解性。结果表明,当纤维素浓度0.1%,中等黏度壳聚糖浓度1.5%时,做出的复合膜具有较好的抗拉强度和断裂伸长率,制得的复合膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有一定的抑菌效果,并且其具有较好的降解性。     

两种离子液体溶剂干湿纺纤维素纤维的力学性能及孔结构研究

以离子液体氯化1-丁基-3-甲基咪唑([BMIM]Cl)和醋酸1-乙基-3-甲基咪唑([EMIM]Ac)为溶剂,通过干喷湿法纺丝工艺成功制备了高强型、高抗原纤化型和普通型3种典型的再生纤维素纤维,采用纤度-强伸度仪、湿摩擦和小角X射线散射法对再生纤维素纤维的力学性能、孔尺寸及其取向分布进行了表征,并探讨了其成型机制。结果表明:纺丝成型时的溶剂种类、原料聚合度、原液挤出胀大、拉伸应力、取向效应等因素决定了再生纤维素纤维的聚合度和取向度,进而促进具有不同力学性能、孔径及孔取向分布再生纤维素纤维的形成。     

1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐溶剂小间隙干湿纺纤维素纤维的结构与性能

通过1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐（[EMIM]Ac）溶剂小间隙下的干湿法纺丝,制备了不同间隙和拉伸速度条件下的纤维素纤维;采用密度梯度法、压汞法、广角X射线衍射（WXRD）、双折射、纤度强伸联用仪和湿摩擦等方法,对纤维素纤维的结构与机械性能进行了表征。结果表明：采用密度法测量纤维素纤维的密度和结晶度准确性高,采用WXRD法测量的结晶度常适用于相对比较;所得纤维结构致密;在微小间隙纺丝条件下,增加间隙有利于原液细流内应力的松弛,适当提高牵伸速率,有利于纤维结晶度、取向度的提高,所得纤维的物理机械性能较好。     

天然彩色棉纤维在1-丁基-3-甲基咪唑氯盐离子液体中的溶胀与溶解

为避免使用非生态染料和助剂对人体造成伤害,利用热台偏光显微镜研究天然彩色棉纤维在[BMIM]Cl（1-丁基-3-甲基咪唑氯盐）离子液体中的溶胀与溶解性能。比较不同预处理方式、温度和时间对纤维溶胀和溶解性能的影响。结果发现天然彩色棉纤维在[BMIM]Cl溶剂中均产生横向的不匀性溶胀继而溶解,但溶解性能存在差异。棕棉和绿棉纤维比白棉纤维更易溶解。碱处理和酶处理提高了纤维溶胀速率和溶胀尺寸,酶处理后纤维在[BMIM]Cl溶液中变为均匀溶胀。棕棉在溶解过程中色素物质分布相对稳定,绿棉纤维色素物质随纤维溶解而向外扩散。温度对棉纤维的溶胀有很大影响。随着温度升高,棉纤维的溶胀度增大,达到最大的溶胀尺寸时间缩短。     

羽毛在离子液体中的溶解及再生研究

合成了离子液体1-丁基-3-甲基氯化物([Bmim]Cl)、1-丁基-3-甲基溴化物([Bmim]Br)和1-烯丙基-3-甲基氯化物([Amim]Cl),探索了离子液体对羽毛的溶解与再生规律,并分别采用红外光谱(FT-IR)和X射线衍射(XRD)表征溶解前后羽毛蛋白的化学结构和结晶结构的变化.研究结果表明,羽毛在离子液体[Amim]Cl和[Bmim]Cl中的溶解度分别达到8%(80℃)和5%(80℃),但不溶于离子液体[Bmim]Br.通过羽毛蛋白/离子液体溶液可制备再生羽毛蛋白膜,所得再生羽毛蛋白膜能较好地保持原羽毛蛋白的二次结构,即离子液体是羽毛的非衍生化优良溶剂,经溶解、再生,再生羽毛蛋白膜的结晶度较原羽毛蛋白有所下降.     

[AMIM]Cl为溶剂的纤维素溶液流变性能

 以离子液体氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑（[AMIM]Cl）为纤维素溶剂,制备3种不同质量分数的纤维素溶液,测定纤维素溶液在不同条件下的静态及动态流变性能,分析实验数据,计算溶液的黏流活化能 及结构黏度指数 。静态流变结果表明,实验范围内的纤维素溶液均为假塑性流体,表观黏度、剪切应力、结构黏度指数均随温度升高而下降,当温度达到100℃,溶液表观黏度趋于恒定。动态流变结果表明：该体系的损耗模量和储能模量随溶液质量分数的增加而增大,随温度的升高而减小;损耗模量和储能模量的曲线都有1个交点,交点前粘性效应占优,交点后弹性效应占优。     

棉织物的离子液体溶解法回收

采用2种咪唑氯盐类离子液体溶解回收棉织物,比较棉织物在2种离子液体中不同温度下的溶解度。研究溶解温度对溶解时间和再生纤维素聚合度的影响,表征不同溶解时间下再生纤维素膜的结构及性能。结果表明,该方法可有效地回收再利用棉织物,110℃下1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐溶解质量分数为4%的棉织物再生纤维素膜表面平整,结构致密,断裂强度和断裂伸长率分别为38.5 MPa和6%。随着溶解时间的延长,再生纤维素膜结晶度不断降低,热稳定性变差,力学性能也随之下降。     

纤维素/离子液体溶液流变行为的研究

以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（[BMIM]Cl）为溶剂,制备了不同质量分数的纤维素/[BMIM]Cl溶液,利用ARES-RFS旋转流变仪研究了溶液的稳态流变行为,讨论了剪切速率、温度和纤维素含量等因素对溶液粘度和非牛顿指数的影响。结果表明：纤维素/[BMIM]Cl溶液属于非牛顿假塑性流体,呈现切力变稀行为;溶液的表观黏度随着剪切速率的升高而降低;随着温度的升高,溶液的结构黏度下降,而非牛顿指数增加;纤维素含量的增加可使溶液的结构黏度、零切黏度和黏流活化能增大,使非牛顿指数降低。