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硼氮掺杂碳量子点的合成及其在防紫外线棉织物中的应用

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硼氮掺杂碳量子点的合成及其在防紫外线棉织物中的应用

作者：成世杰武汉纺织大学

学位级别：硕士

碳量子点(CQDs)作为一种新型荧光纳米材料受到广泛的关注。由于其具有水溶性好、毒性低、制备简单以及独特的光学性质被广泛地应用在生物/化学传感器、光催化和细胞成像等领域。鉴于CQDs在紫外光区具有很强的吸收能力,因此可用作棉织物... 详细信息

碳量子点(CQDs)作为一种新型荧光纳米材料受到广泛的关注。由于其具有水溶性好、毒性低、制备简单以及独特的光学性质被广泛地应用在生物/化学传感器、光催化和细胞成像等领域。鉴于CQDs在紫外光区具有很强的吸收能力,因此可用作棉织物防紫外线整理剂。本文采用水热合成法合成了三种不同碳源的硼氮共掺杂碳量子点(BN-CQDs),表征了所制备BN-CQDs的结构和光学性质,并通过表面喷涂-碾轧和棉织物纤维素改性接枝BN-CQDs两种方式整理棉织物,探讨了碳量子点对棉织物形貌、结构和防紫外线性能的影响,本文主要进行了以下三个方面的研究:(1)分别以柠檬酸、柠檬酸铵和葡萄糖为碳源,乙二胺为氮源,硼砂为硼源,通过一锅水热法合成了三种不同碳源的BN-CQDs(C1、C2、C3)。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱分析(XPS)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等测试对其形貌结构和组成进行了表征,并使用紫外吸收光谱仪(UV-Vis)和荧光光谱仪(PL)对其光学性质进行表征。结果表明所制备的碳量子是具有类球形结构,尺寸在3-8 nm,主要由C、N、O和B四种元素组成,表面均含有丰富含氧、含氮和含硼官能团的石墨状纳米晶体,具有良好的水溶性。三种BN-CQDs水溶液均在240nm、347 nm的紫外光区具有良好的紫外线吸收能力,其中C1的吸收强度最大。在365 nm紫外灯光照射下,三种BN-CQDs溶液均发射明亮的蓝光,当激发波长从340 nm增加到380 nm时,三种BN-CQDs发射峰均位于435 nm处,表现出BN-CQDs与激发波长无关的光致发光行为,但是C1、C2、C3的荧光发射强度依次降低,这主要是由于其表面非辐射官能团含氧官能团的含量依次降低所引起。基于碳量子点所特有的光学性质,可以考虑将其作为棉织物纺织品的紫外线屏蔽剂使用。(2)采用喷涂-碾轧法,分别用三种碳源BN-CQDs溶液、BN-CQDs/聚乙烯醇(PVA)溶液和BN-CQDs/水性聚氨酯(WPU)溶液整理棉织物,通过防紫外线透过测试仪测定紫外线防护系数(UPF),并进行耐水洗性能测定,选择合适碳源合成的BN-CQDs以及最佳整理工艺。结果显示,一方面,三种碳源合成的碳量子点整理后的棉织物都表现出优异的防紫外线性能,均达到非常优异的保护级别,但是三种整理棉织物的耐水洗性能不同,BN-CQDs/水性聚氨酯(WPU)混合水溶液整理的棉织物耐水洗性能最好,其次是BN-CQDs/聚乙烯醇(PVA)混合水溶液整理棉织物,BN-CQDs溶液直接整理的棉织物的耐水洗性最差,这主要是由于PVA和WPU在织物纤维表面形成了聚合物薄膜,增强了碳量子点与纤维之间的相互作用力,并且PVA由于亲水性大于WPU,因此PVA薄膜在水洗过程中比WPU薄膜更易脱落;另一方面,通过比较三种不同碳源的BNCQDs溶液整理后棉织物的性能,发现以柠檬酸碳源的BN-CQDs溶液整理后的棉织物紫外线防护能力最好,这主要是由于柠檬酸为碳源的BN-CQDs在紫外吸收的强度最高。(3)使用环氧丙基三甲基氯化铵对棉织物纤维素进行改性,得到了带有季铵阳离子纤维素的棉织物,然后利用棉织物表面的季铵阳离子与BN-CQDs表面的羧基生成离子键,得到季铵盐,将BN-CQDs接枝到棉织物的表面,得到一种能够在紫外灯照射下发出明亮蓝光的棉织物。通过扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、防紫外线透过测试仪、数码相机等测试对棉织物结构和形貌进行表征。结果显示碳量子点颗粒被成功的接枝到棉织物表面,提高了棉织物的耐水洗性能,并且整理后的棉织物在紫外灯照射下发出明亮的蓝色光,棉织物紫外线防护系数高达81.4,并在标准水洗十次后仍然保持在75.3。达到非常优异的保护级别。

关键词：碳量子点棉织物喷涂-碾轧防紫外线系数耐水洗性能

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印刷油墨的化学组成对脱墨的影响

中国造纸 2003年第3期22卷 45-47页

作者：成世杰石淑兰天津科技大学天津300222

介绍了胶印油墨的化学组成中颜料、连结料和附加料对废纸脱墨浆质量的影响及其相应关系。

关键词：印刷油墨化学组成脱墨浆废纸胶墨造纸

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平面成型纸包装结构基本要素的研究

包装工程 2003年第6期24卷 9-11页

作者：孙诚成世杰天津科技大学天津300222

　通过对折叠纸盒、瓦楞纸箱等纸包装的研究,提出点、线、面、体、角等结构要素是纸包装由平面纸板成型为立体包装关键的观点。并据此研究了旋转点、正反揿点、重合点、预折线、作业线、固定面、组合面、旋转成型体、对移成型体、正反... 详细信息

　通过对折叠纸盒、瓦楞纸箱等纸包装的研究,提出点、线、面、体、角等结构要素是纸包装由平面纸板成型为立体包装关键的观点。并据此研究了旋转点、正反揿点、重合点、预折线、作业线、固定面、组合面、旋转成型体、对移成型体、正反揿成型体等基本要素,并分析了几种成型体的成型过程。

关键词：纸包装结构设计包装结构旋转角正-反揿成型对移成型

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苹果轮纹病菌对醚菌酯的抗性风险评估

苹果轮纹病菌对醚菌酯的抗性风险评估

作者：成世杰山东农业大学

学位级别：硕士

苹果轮纹病(apple ring rot)是由苹果轮纹病菌(Botryosphaeria dothidea)引起的,一直是影响我国苹果产量的三大病害之一。苹果轮纹病菌的寄主范围广,除苹果外还危害其他果树,如梨、葡萄等,高温多雨地区发病严重。苹果轮纹病在中国各大... 详细信息

苹果轮纹病(apple ring rot)是由苹果轮纹病菌(Botryosphaeria dothidea)引起的,一直是影响我国苹果产量的三大病害之一。苹果轮纹病菌的寄主范围广,除苹果外还危害其他果树,如梨、葡萄等,高温多雨地区发病严重。苹果轮纹病在中国各大苹果主产区均有发生,且在苹果果实储藏期仍持续发病,严重的影响我国苹果产业的健康发展。而在当前生产中,使用化学药剂仍是防治苹果轮纹病的主要方法。但由于长期单一使用化学药剂防治病害,导致苹果轮纹病菌对杀菌剂的抗性现象严重,加之存在交互抗性的问题,给苹果轮纹病的有效控制带来较大困难。本研究采用菌丝生长速率法,测定了采自山东、辽宁、河北、河南、山西和陕西等地的100株苹果轮纹病菌对两种甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂醚菌酯和嘧菌酯的敏感性,建立了两种杀菌剂的敏感基线,对两种杀菌剂的敏感性进行相关性分析,并比较了不同省份苹果轮纹病菌对这两种杀菌剂的敏感性差异。采用醚菌酯筛选和紫外线诱变相结合的方法筛选获得苹果轮纹病菌抗醚菌酯突变体,并研究其抗性水平、交互抗药性、抗性稳定性、致病力和离体适合度等生物特性,初步评价苹果轮纹病菌对醚菌酯的抗性风险,从而为抗性风险管理措施的制定提供依据。田间苹果轮纹病菌对两种杀菌剂的敏感性检测结果表明,田间苹果轮纹病菌对醚菌酯和嘧菌酯均较为敏感,同一种杀菌剂对供试的苹果轮纹病菌株的EC50值差别不大。嘧菌酯对供试的100个田间苹果轮纹病菌菌株的EC50值分布在0.5733～1.2978 mg/L,EC50平均值为0.8646±0.0108 mg/L。醚菌酯对供试的100个田间苹果轮纹病菌菌株的EC50值分布在0.8884～1.6098 mg/L,EC50平均值为1.3032±0.0123 mg/L。Shapiro-Wilk正态性检验结果表明,所测100株田间苹果轮纹病菌菌株对嘧菌酯和醚菌酯的敏感性频率分布均为连续单峰曲线,且符合连续的偏正态分布。因此,EC50平均值0.8646±0.0108mg/L和1.3032±0.0123 mg/L可以作为田间苹果轮纹病菌菌丝生长对嘧菌酯和醚菌酯的敏感基线。相关性分析结果表明,田间苹果轮纹病菌对嘧菌酯和醚菌酯的敏感性之间不存在相关性(r=0.0002,p=0.7509>0.05)。不同省份苹果轮纹病菌对同一种杀菌剂的EC50平均值不存在明显差异(p>0.05)。通过紫外诱导的方法获得孢子悬浮液,并通过紫外诱导和药剂筛选,共计获得5株抗醚菌酯苹果轮纹病菌突变体。抗性水平测定结果表明,醚菌酯对抗醚菌酯苹果轮纹病菌突变体的毒力(EC50)分别是52.4392、66.0960、61.7885、62.2381和51.1535 mg/L,分别是亲本菌株的55.6倍、69.4倍、64.9倍、65.3倍和53.7倍,属于中高抗突变体。交互抗性测定结果表明,与相对敏感菌株相比,5个抗醚菌酯突变体对苯醚甲环唑、甲基硫菌灵、氟醚菌酰胺和代森联的抗性倍数分别介于0.94-1.38、0.90-1.98、1.17-2.40和0.94-1.19之间,不表现为交互抗性或负交互抗性,对嘧菌酯的抗性倍数介于3.67-6.36,表现为存在一定的交互抗性。菌丝生长测定结果表明,与相对敏感菌株相比,96 h时的抗药突变体的菌落直径明显较小。致病力测定结果也表明,与相对敏感菌株相比,尽管抗药突变体的致病力没有丧失,但在苹果果实上引起的病斑直径明显较小。抗性稳定性研究结果也表明,将抗药突变体在无药培养基上连续转接培养7代和9代后,其抗性倍数均明显降低。以上研究结果表明,抗醚菌酯苹果轮纹病菌突变体存在抗性适合下降现象。水杨羟肟酸(SHAM)对醚菌酯的协同增效研究结果表明,与不加SHAM相比,当加入最终浓度为100 mg/L的SHAM时,醚菌酯对抗醚菌酯突变体菌株的毒力分别提高了2.60、2.54、2.47、3.08和2.35倍。

关键词：苹果轮纹病菌醚菌酯嘧菌酯敏感基线水杨羟肟酸

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纸盒模切板设计的几个问题

包装工程 2003年第1期24卷 32-34页

作者：成世杰孙诚天津科技大学天津300222

分析讨论了对纸盒模切板设计的影响因素 ,如纸板纹向、盒坯外形、搭桥、模切工艺等 ;分析了通过拼接提高原材料利用率的方法。

关键词：包装折置纸盒模切板设计纸板纹向盒坯外形搭桥模切工艺

氮硼掺杂碳量子点/异氰酸酯型微胶囊复合整理棉织物及其防紫外线性能

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纺织学报 2023年第8期44卷 126-132页

作者：帅旗孙硕成世杰张宏伟左丹英武汉纺织大学材料科学与工程学院湖北武汉430200

为提高棉织物的防紫外线性能及其耐水洗性能,采用氮硼掺杂碳量子点(BN-CQDs)和异氰酸酯型微胶囊对棉织物进行喷涂-干燥-辗轧-干燥整理,在辗轧过程中微胶囊中芯材异佛尔酮二异氰酸酯与棉织物表面的羟基和碳量子点表面的羟基、羧基或者氨... 详细信息

为提高棉织物的防紫外线性能及其耐水洗性能,采用氮硼掺杂碳量子点(BN-CQDs)和异氰酸酯型微胶囊对棉织物进行喷涂-干燥-辗轧-干燥整理,在辗轧过程中微胶囊中芯材异佛尔酮二异氰酸酯与棉织物表面的羟基和碳量子点表面的羟基、羧基或者氨基进行反应,将碳量子点固定于棉织物表面,且微胶囊的壁材聚氨酯形成涂层。对微胶囊的粒径、分散情况、棉织物结构、防紫外线性能及其耐久性进行了表征和检测。结果表明:经过BN-CQDs与异氰酸酯型微胶囊混合溶液整理后的棉织物相较于原织物其紫外线防护系数(UPF)有较大提升,UPF值最高达到36,UVA和UVB透过率低至2.57%和2.29%,比原棉织物的UPF值提高了207.7%;整理后的织物经过水洗20次,其UPF值仍达32,表现出较好的耐水洗性能。

关键词：碳量子点异氰酸酯型微胶囊棉织物防紫外线性能耐水洗性能

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硼氮掺杂碳点对棉织物防紫外线性能的影响

纺织学报 2020年第6期41卷 93-98页

作者：成世杰王晨洋张宏伟左丹英武汉纺织大学湖北省纺织新材料与先进加工技术省部共建国家重点实验室湖北武汉430020

为提高棉织物的防紫外线能力,以柠檬酸、乙二胺和硼砂为原料,采用一步水热法合成了硼氮掺杂碳点(BN-CDs),将BN-CDs水溶液、BN-CDs/聚乙烯醇共混水溶液和BN-CDs/水性聚氨酯共混水溶液分别喷涂于棉织物表面,再对棉织物进行碾压干燥处理,... 详细信息

为提高棉织物的防紫外线能力,以柠檬酸、乙二胺和硼砂为原料,采用一步水热法合成了硼氮掺杂碳点(BN-CDs),将BN-CDs水溶液、BN-CDs/聚乙烯醇共混水溶液和BN-CDs/水性聚氨酯共混水溶液分别喷涂于棉织物表面,再对棉织物进行碾压干燥处理,测试了织物的紫外线防护系数及其耐水洗性能等。结果表明:所制备的BN-CDs表面上含有丰富羟基和胺基的石墨状纳米晶体,兼具良好水溶性;在紫外区具有强吸收峰,在紫外光激发下可以发出蓝色荧光,且荧光发射波长不依赖于激发波长;整理后的棉织物均表现出极高的紫外线防护系数(UPF);经BN-CDs/水性聚氨酯整理后的棉织物效果最佳,水洗10次后UPF值仍保持在48左右,达到较高的保护级别,且棉织物表面形态基本不变,手感良好,可满足棉织物紫外线防护要求。

关键词：硼氮掺杂碳点棉织物防紫外线性能紫外线防护系数水洗性能

表面喷涂壳聚糖溶液对聚偏氟乙烯多孔膜的结构和性能的影响

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材料研究学报 2020年第6期34卷 466-472页

作者：成世杰王晨洋殷舒怡张宏伟左丹英武汉纺织大学湖北省纺织新材料与先进加工技术省部共建国家重点实验室武汉430020

在聚偏氟乙烯(PVDF)溶液膜表面喷涂壳聚糖(CS)醋酸溶液,用浸没相转变法制备PVDF多孔膜,研究CS溶液对多孔膜的结构和性能的影响并探讨了成膜机理。结果表明,随着溶液膜表面CS溶液体积的增加PVDF膜的孔隙率提高,膜表面的亲水性大幅度提高... 详细信息

在聚偏氟乙烯(PVDF)溶液膜表面喷涂壳聚糖(CS)醋酸溶液,用浸没相转变法制备PVDF多孔膜,研究CS溶液对多孔膜的结构和性能的影响并探讨了成膜机理。结果表明,随着溶液膜表面CS溶液体积的增加PVDF膜的孔隙率提高,膜表面的亲水性大幅度提高,β晶含量降低而α晶的含量提高;喷涂CS溶液前PVDF膜的上表面结构致密,喷涂CS溶液后PVDF膜上表面呈现多孔结构,其断面结构均为指状大孔结构;喷涂CS溶液的体积为2 m L、4 mL和6 m L的PVDF膜,其水通量先增加后降低,分别为683.33 L/m^2·h、1121.57 L/m^2·h、1171.36 L/m^2·h和1029.02 L/m^2·h。用不同方法制备的PVDF膜,其结构和性能不同,因为膜上表面的成膜机理不同。

关键词：材料表面与界面聚偏氟乙烯多孔膜壳聚糖喷涂膜结构水通量

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欧洲果蔬运输瓦楞纸箱CF标准试解

印刷技术 2010年第10期 43-44页

作者：成世杰青岛科技大学

CF（Common Footprint）标准是欧洲瓦楞纸板生产企业联合会（FEFC0）制定的托盘式瓦楞纸箱标准，主要适用于蔬菜、水果等农产品的运输包装。该标准通过对托盘式瓦楞纸箱进行规范，不仅使CF瓦楞纸箱能盛装和有效保护农产品，还能提高货... 详细信息

CF（Common Footprint）标准是欧洲瓦楞纸板生产企业联合会（FEFC0）制定的托盘式瓦楞纸箱标准，主要适用于蔬菜、水果等农产品的运输包装。该标准通过对托盘式瓦楞纸箱进行规范，不仅使CF瓦楞纸箱能盛装和有效保护农产品，还能提高货物装卸、运输、仓储等方面的效率。图1为一个典型的CF瓦楞纸箱，图2为某CF瓦楞纸箱的平面设计图。目前CF瓦楞纸箱已经在欧洲各国得到了广泛应用。

关键词：瓦楞纸箱运输包装 CF 标准欧洲果蔬平面设计图企业联合