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。     

废旧棉纤维素膜的制备及其结构与性能表征

废旧棉纺织品具有成本低、产量大等特点,其主要化学成分是纤维素,是制备再生纤维素制品的绝佳原材料。文章以废旧棉T恤为原料、以1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([AMIM]Cl)离子液体为溶剂,成功地制备了透明再生纤维素膜,并进一步探究了不同凝固浴(水和乙醇)对其结构与性能的影响。实验结果表明:溶解再生后的纤维素发生晶型转变,未溶解部分仍保留原晶型;凝固浴种类显著影响再生纤维素膜的结构和性能,乙醇凝固浴制备的膜材料拉伸强度高达62 MPa,有望应用于包装领域。本研究实现了低成本纤维素原料废旧棉织物的高值利用。     

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.     

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。     

纤维素在咪唑基离子液体中的降解行为

为了解纤维素在咪唑类离子液体中的降解行为,用正交试验法分析了温度、转速、时间对纤维素降解程度的影响,并比较了纤维素在四种离子液体中的降解行为。结果表明,纤维素在1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐（[EMIM]Ac）中的最佳溶解条件为,温度80℃,时间1h,转速230r/min。温度对纤维素降解程度影响最大,其次为时间和转速。同条件下,纤维素在[EMIM]Ac中的降解最轻,在1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐（[AMIM]Cl）中降解最严重。没食子酸丙酯可显著缓解纤维素在离子液体中的降解程度。[EMIM]Ac、1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐（[BMIM]Ac）遇没食子酸丙酯显紫红色,并在纤维素溶解后颜色消失。     

猪皮胶原蛋白在1-丁基-3-甲基氯代咪唑中的溶解性能

合成了1-丁基-3-甲基氯代咪唑([Bmim]Cl)离子液体,利用傅里叶红外光谱仪对其进行了表征,将其作为溶剂,溶解不同质量的废弃猪皮胶原蛋白粉.通过普通水浴加热,微波辐射水浴加热和微波直接辐射加热三种方式研究了离子液体对胶原蛋白的溶解能力,对不同质量浓度的溶液进行傅里叶变换红外测定,分析溶液中的胶原蛋白结构的变化,最后,对溶液进行再生得到皮胶原蛋白膜,并进行红外分析.实验结果表明,猪皮胶原的溶解程度和加热方式、温度、时间等参数密切相关.在室温至70 ℃范围内,在三种加热方式中,微波加热溶解程度优于水浴加热溶解程度;在5%、8%质量分数的溶液中,微波、水浴和微波水浴加热方式下,随着温度升高,溶解度增大;加热时间增长,溶解效果增加,最大溶解度可达10%;此外,猪皮胶原蛋白在离子液体中有稳定性,在溶解与再生前后蛋白质结构未发生变化.     

还原法与离子液体溶解法制备羊毛角蛋白膜

为提高羊毛角蛋白的提取率和应用性能,采用离子液体和羊毛预处理-还原C法2种途径溶解羊毛,并且通过不同方法获得再生羊毛角蛋白膜,对比了2种方法得到的再生角蛋白的性能和溶解率。研究发现利用改进的还原C法提取角蛋白,羊毛溶解率超过86%。再生角蛋白膜的红外测试结果表明,离子液体溶解再生羊毛角蛋白膜分子的部分二硫键被氧化而断裂;X射线衍射测试结果表明,离子液体溶解法所获取的再生羊毛角蛋白膜分子构象由α-螺旋结构转变成β-折叠结构,而改进的还原C法再生羊毛角蛋白膜保留了部分α-螺旋结构。     

离子液体溶解细菌纤维素工艺优化及性能

为提供一种新型高效的细菌纤维素(Bacterial cellulose,BC)溶解途径,本文以投料量、复合溶剂配比、溶解温度为实验因素,对离子液体咪唑类氯盐氯化-1-烯丙基-3-甲基-咪唑(1-allyl-3-methylimidazolium chloride,AmimCl)和1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)溶解BC工艺进行优化,并对溶解后的BC进行再生处理,利用傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR)、X-射线衍射(X-Ray Diffraction,XRD)、扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)及热重-差示扫描量热(Thermogravimetric Analysis-Differential Scanning Calorimetry,TG-DSC)对AmimCl溶解再生前后BC的化学基团、结晶度、表面形貌及热性能进行了分析。结果表明,离子液体AmimCl溶解BC最优工艺为:溶解温度为110 ℃,复合溶剂比为AmimCL:DMI=8:2,溶解时间为11 h,此条件下BC/IL溶液中BC质量分数可达6.5%。离子液体AmimCl溶解BC属于物理过程,不破坏其基本结构,溶解再生后的BC结晶度及热性能有所降低,纤维表面出现很多裂缝及孔洞,微纤丝堆积变得松散。本研究为BC实际应用过程中难溶解的问题提供了新的思路,为BC改性奠定了理论及技术基础。     

烟蒂醋酸纤维在离子液体[AMIM]Cl中的溶解与回收

为了回收烟蒂的醋酸纤维(CA),用氯代1-烯丙基-3-甲基咪唑([AMIM]Cl)离子液进行了溶解和回收烟蒂CA试验。结果表明:①适宜的溶解温度137℃,溶解时间70min,在此条件下,20g[AMIM]Cl可溶解0.76gCA;②纯CA与回收品的FT-IR谱图一致;③[AMIM]Cl离子液体可以循环使用5次。     

马尾松树皮在离子液体中的溶解及组分分离研究

针对目前树皮组分难以有效利用的问题,以离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐（［Amim］Cl）为溶剂,对球磨后的马尾松（Pinus massoniana L.）树皮进行溶解,随后以NaOH溶液及乙醇为沉淀剂,对树皮中的纤维素、木质素和半纤维素组分进行分级分离。结果表明,球磨24 h后的马尾松树皮在100℃、溶解5 h的条件下,能够在离子液体中完全溶解;再生后树皮中纤维素的晶型由I型转变为II型,结晶度降低,但再生后树皮主要化学成分与原料相同。采用1% NaOH溶液及乙醇溶液处理溶解后的树皮可有效分离得到纤维素、木质素和半纤维素,分离后各组分的化学结构未发生明显改变。离子液体经5次循环再利用后,其回收率依旧可以保持90%以上。     

Micron- and nano-cellulose fiber regenerated from ionic liquids

In this research, two types of ionic liquid, 1-butyl-3-methylimidazolium chloride (BMIMCl) and ionic liquid 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate (EMIMAc), were used as recyclable solvents for dissolving raw cellulose in the spinning of micron- and nano-scale regenerated cellulose fiber. The approach for preparing the cellulose solution using these ionic liquids is described. A comparative study was also conducted on cellulose solubility, the spinning method, and cellulose fiber properties produced with each solvent. The experimental fibers are characterized in terms of fiber diameter, strength, thermal property, crystallinity, and content of solvent residual, using tensile test, thermogravimetric analysis, scanning electron microscopy, X-ray diffraction, and mass spectrometry. The study concluded that there was a significant difference in the tensile strength, but not in the elongation and modulus of the fibers regenerated from BMIMCl and EMIMAc. For crystal size, crystal orientation, and crystallinaty index, the BMIMCl-generated fiber had higher values than the EMIMAc-regenerated fiber. For the thermal property, EMIMAc fiber was more stable at higher temperatures than BMIMCl fiber. It was also revealed that the EMIMAc fiber had significantly less solvent residual content than the BMIMCl fiber.     

废旧棉/涤混纺织物的组分快速分离及其含量测定

基于高效溶解纤维素的低黏度离子液体/共溶剂体系,提出了一种废旧棉/涤(PET)混纺织物的组分分离与含量测定方法。考察了离子液体与共溶剂的种类及比例对废旧棉/涤混纺织物各组分的溶解能力、溶液黏度及分离过程对回收组分结构与性能的影响规律。结果表明:1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐/二甲基亚砜(质量比为1:1)共溶剂体系可选择性高效溶解棉/涤混纺织物中的纤维素成分,所得纤维素溶液黏度较低,经简单过滤即可实现棉/涤混纺织物中纤维素和PET的高效分离,该溶解分离过程在25~60 ℃即可实现,纤维素组分几乎不降解,可进一步加工成膜、纤维及凝胶微球等材料,未经预粉碎的废旧织物分离后回收的PET纤维形态完整,纯度高。该方法不仅能实现棉/涤混纺织物的组分分离,而且能准确测定棉(纤维素)和涤(PET)组成含量,有助于废旧纺织物的高效回收与再利用,具有重要的应用前景。     

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。     

离子液体在制浆造纸及纤维素工业的应用

从离子液体结构、溶解反应条件对纤维素溶解的影响以及纤维素溶解前后的差异等方面总结了离子液体对纤维素的溶解能力,阐述了可能的溶解机理。从选取离子液体,确定反应条件的角度提出了提高纤维素溶解率的方法。介绍了以离子液体为溶剂制备磁性材料、吸附剂、生物膜等纤维衍生材料及其应用于相关领域的优势,展望了离子液体在制浆造纸废水处理、脱墨、制浆领域中的应用前景。提出了离子液体工业化存在的问题及离子液体的研究方向。     

离子液体法纤维素薄膜的制备及性能的研究

以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)为溶剂,溶解棉浆粕得到均匀透明的纤维素溶液,采用湿法工艺制备纤维素薄膜,并研究了凝固浴浓度对纤维素薄膜微孔结构和力学性能的影响。结果表明,选用质量分数为20%的离子液体水溶液作凝固浴可得到具有一定强度的均匀透明的纤维素薄膜。     

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。     

壳聚糖接枝改性单羧基棉织物的结构及性能

采用HNO3/H3PO4-NaNO2氧化体系选择性氧化棉织物得到单羧基纤维素,然后与壳聚糖溶液酰胺交联反应,使壳聚糖化学键合单羧基棉织物。研究HNO3/H3PO4-NaNO2氧化时间对单羧基棉织物羧基含量、断裂强力及壳聚糖接枝后棉织物增重率的影响,得出氧化时间在45min时,壳聚糖接枝棉织物的最大增重率为5.52%。运用固相CP/MAS 13C NMR、FT-IR、SEM和XRD等测试分析,结果表明,HNO3/H3PO4-NaNO2体系将棉纤维葡萄糖单元中C6位伯羟基选择性氧化成羧基,壳聚糖分子中的氨基与氧化棉织物上的活性羧基反应形成C-N酰胺化学键,壳聚糖在织物表面共价交联成膜。壳聚糖接枝反应后,单羧基棉织物的结晶度从65.37%下降到60.86%,壳聚糖改性棉织物的断裂强力、白度及毛细效应有所减小,但折皱回复角明显提高。     

再生纤维素纤维中莱赛尔族纤维定性鉴别研究

本文探索了莱赛尔族纤维与其他再生纤维素纤维的化学溶解性能的细微差别,通过研究时间、温度和试剂配比等因素对溶解性能的影响,成功找出用经典方法——溶解法对再生纤维素纤维中的莱赛尔族纤维定性鉴别的方法,并对鉴别条件进行优化,最终确定在80∶10的甲酸/氯化锌溶液中,温度70℃、时间40 min,作为莱赛尔族纤维的定性鉴别条件。     

纤维素/海藻酸钙共混纤维的制备及其性能

针对纤维素纤维易燃烧的问题,首先以离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([AMIM]Cl)为溶剂共溶解纤维素与海藻酸,然后以氯化钙溶液为凝固浴,采用干喷湿法纺丝制备了纤维素/海藻酸钙共混纤维。研究了纤维素/海藻酸钙组分比对共混纤维结构和性能的影响。结果表明:纤维素/海藻酸钙共混纤维结构致密,二者之间存在氢键相互作用;虽然海藻酸钙的存在使共混纤维的力学性能降低,但当海藻酸钙质量分数为30%时,共混纤维的断裂强度为123 MPa,离火自熄时间仅为1.1 s,表现出优良的离火自熄特性;纤维素/海藻酸钙共混纤维的吸湿平衡回潮率为7.33%~7.75%,具有类似再生纤维素纤维的优良吸湿性能与服用性能。