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纳米纤维素的改性及应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-01-04  浏览次数:0
核心提示:中华不锈钢网媒体报道:纳米纤维素作为一种极具发展潜力的生物化学材料,它相比普通纤维素有机械强度高、比表面积大、高杨氏模量、亲水性强等特点,具有广阔的应用前景。综述了近年来纳米纤维素的研究进展,详细阐述了
 中华不锈钢网媒体报道:纳米纤维素作为一种极具发展潜力的生物化学材料,它相比普通纤维素有机械强度高、比表面积大、高杨氏模量、亲水性强等特点,具有广阔的应用前景。综述了近年来纳米纤维素的研究进展,详细阐述了纳米纤维素的制备、改性的具体成果,并对其作为吸附剂处理废水的各项成果进行了论述。
  
  它相比普通纤维素有诸多优点,如机械强度高、比表面积大、高的杨氏模量、有较强的亲水性等,作为纳米复合材料领域的增强剂应用于诸多领域。
  
  纳米纤维素作为一种极具发展潜力的生物化学材料,它相比普通纤维素有机械强度高、比表面积大、高杨氏模量、亲水性强等特点,具有广阔的应用前景。综述了近年来纳米纤维素的研究进展,详细阐述了纳米纤维素的制备、改性的具体成果,并对其作为吸附剂处理废水的各项成果进行了论述。
  
  它相比普通纤维素有诸多优点,如机械强度高、比表面积大、高的杨氏模量、有较强的亲水性等,作为纳米复合材料领域的增强剂应用于诸多领域。
  
  中华不锈钢网媒体报道:纤维素是地球上含量最丰富的有机材料,其年产量超过7.5×1010t,它广泛分布在高等植物中,除此之外还存在于海洋动物、藻类、细菌、真菌及无脊椎动物中。一般认为纤维素分子是由很多葡萄糖苷单通过β-糖苷键结合起来的高分子链,这些结构单不完全位于同一平面上,与葡萄糖苷一样,化学式是由C6H10O5单体聚合而成的高分子材料。此外,每个纤维素链相对于其分子轴的末端具有方向不对称性:一端具有半缩醛基团,起化学还原功能;另一端具有侧羟基,为非还原端。纤维素链内可形成大量的分子内和分子间氢键。正是因为它们的结构中存在大量的氢键,为其中进行接枝共聚各种不同的功能基团从而赋予独特的化学性能提供了可能。纤维素是结晶不完全的高分子材料,分子链分为结晶区和无定形区两部分,其结晶度根据来源不同存在很大的差异。而对纤维素的纳米化处理即提高纤维素分子的结晶区所占的比例,使其表面暴露出大量的羟基,从而使得一些表面修饰更易进行。然而保持纳米纤维素天然晶体结构的完整性,使其进行化学改性时结构不发生任何变化仍然是一项巨大挑战。
  
  1蒸煮方法
  
  每组取100g绝干原料于回转蒸煮锅的小罐中进行蒸煮,通过初步筛选得出具有提高纸浆得率、降低成浆卡伯值效果的助剂,并进一步研究该助剂的最佳工艺条件:最高蒸煮温度为158℃和165℃时,改变用碱量、硫化度、液比,研究各制浆参数对蒸煮效果的影响。
  
  2不同助剂对制浆得率的影响
  
  研究了助剂用量均为0.07%时,BL-A、BL-B、BL-C分别在用碱量为14%、硫化度为17%、液比1:4、最高温度158℃和用碱量为16%、硫化度为20%、液比1:4、最高温度155℃时,对制浆得率的影响,以不加助剂组为对照,研究结果如下图所示:
  
  BL-A、BL-B、BL-C三类助剂在155℃和158℃时均能使成浆的粗浆得率提高,其中添加BL-A助剂的实验组粗浆得率增加幅度较BL-B和BL-C大。可见,BL-A助剂在两种蒸煮条件下的粗浆得率和细浆得率的增加值均最大,其在制浆过程中保护碳水化合物效果更佳。
  
  3不同助剂对成浆卡伯值的影响
  
  对成浆卡伯值的影响,以不加助剂组为对照,研究结果如下图所示:
  
  BL-A、BL-B、BL-C三类助剂在155℃和158℃时均能使成浆的卡伯值降低,其中使用BL-B、BL-C类助剂后的卡伯值降低较大,尤以添加BL-B的实验组卡伯值下降最大。
  
  综上,BL-A、BL-B、BL-C三类助剂均可降低纸浆卡伯值,但就对碳水化合物的保护而言,BL-A助剂对脱木素的选择性更大,能在脱木素过程中尽量减少碳水化合物的降解,提高制浆得率。因此,选取BL-A类助剂作为硫酸盐竹浆的蒸煮助剂,进行后续的添加BL-A助剂的竹子硫酸盐制浆工艺优化研究。
  
  4 BL-A助剂用量优化
  
  在最高蒸煮温度为165℃、用碱量14%、硫化度18%、液比1:3.7时,进一步研究不同BL-A助剂用量对蒸煮的影响,结果如下图5所示:
  
  BL-A助剂用量对制浆得率和卡伯值的影响
  
  纸浆得率在BL-A助剂用量为0.07%时基本达到最大,为47.76%,卡伯为17.71,与未加助剂组相比,得率提高了4.01个百分点,卡伯值降低了10.05%。
  
  5结论
  
  BL-A、BL-B、BL-C三类助剂中,BL-A助剂用于竹子硫酸盐法制浆的效果最佳。BL-A助剂用量为0.07%,其在竹子硫酸盐制浆中的最佳工艺条件为:用碱量14%、硫化度18%、液比1:3.7、最高蒸煮温度为165℃,此时的细浆得率为47.76%,卡伯值为17.71。
  
  中华不锈钢网媒体报道:纤维素是地球上含量最丰富的有机材料,其年产量超过7.5×1010t,它广泛分布在高等植物中,除此之外还存在于海洋动物、藻类、细菌、真菌及无脊椎动物中。一般认为纤维素分子是由很多葡萄糖苷单通过β-糖苷键结合起来的高分子链,这些结构单不完全位于同一平面上,与葡萄糖苷一样,化学式是由C6H10O5单体聚合而成的高分子材料。此外,每个纤维素链相对于其分子轴的末端具有方向不对称性:一端具有半缩醛基团,起化学还原功能;另一端具有侧羟基,为非还原端。纤维素链内可形成大量的分子内和分子间氢键。正是因为它们的结构中存在大量的氢键,为其中进行接枝共聚各种不同的功能基团从而赋予独特的化学性能提供了可能。纤维素是结晶不完全的高分子材料,分子链分为结晶区和无定形区两部分,其结晶度根据来源不同存在很大的差异。而对纤维素的纳米化处理即提高纤维素分子的结晶区所占的比例,使其表面暴露出大量的羟基,从而使得一些表面修饰更易进行。然而保持纳米纤维素天然晶体结构的完整性,使其进行化学改性时结构不发生任何变化仍然是一项巨大挑战。
 
 
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