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微/纳纤丝的分离工艺及其复合材料的特性研究

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微/纳纤丝的分离工艺及其复合材料的特性研究

作者：李珊珊南京林业大学

学位级别：硕士

本文以杨木纤维为主要研究对象，经碱液抽提预处理后采用纤维素酶协同机械法优化分离微/纳纤丝的工艺，对微/纳纤丝进行X射线衍射分析、扫描电镜分析、红外分析等。研究了微/纳纤丝复合材料的特性，包括微/纳纤丝薄膜的光电学性能，微/... 详细信息

本文以杨木纤维为主要研究对象，经碱液抽提预处理后采用纤维素酶协同机械法优化分离微/纳纤丝的工艺，对微/纳纤丝进行X射线衍射分析、扫描电镜分析、红外分析等。研究了微/纳纤丝复合材料的特性，包括微/纳纤丝薄膜的光电学性能，微/纳纤丝增强脲醛胶的性能，微/纳纤丝与半纤维素复合膜工艺及其性能。本研究得出结果和结论如下：（1）经预处理的杨木纤维最佳酶解条件如下：纤维素酶酶活46.74FPU/g、加酶量50FPU、酶解时间48h、料液比1:30，此时杨木纤维酶解率达42.5%，纤维素含量达到95.26%，结晶度为89.2%。协同机械处法理后，纤丝表面起毛、分丝帚化，次生壁中层S2上微纤丝暴露，分离出了细小纤维。（2）随着微/纳纤丝薄膜厚度的增加，其透光率逐渐减弱;自制微/纳纤丝薄膜的透射率高于购置微/纳纤丝薄膜。表面电阻随微/纳纤丝薄膜的厚度增大而变大。微/纳纤丝薄膜的绝缘性与橡胶、PTFE等材料的绝缘性能接近。微/纳纤丝薄膜的厚度越小，介质损耗因数越大;自制微/纳纤丝薄膜的损耗因数比购置微/纳纤丝制备的薄膜高;微/纳纤丝薄膜的损耗因数比橡胶和PTFE大，比PVA材料小，且同等损耗因数下，微/纳纤丝薄膜厚度比PVA小很多。自制微/纳纤丝薄膜的介电常数均比购置微/纳纤丝制备的薄膜高，微/纳纤丝薄膜的介电常数值可以达到合成高分子材料的介电常数值。（3）半纤维素的含量越大，微/纳纤丝与半纤维素复合膜的亲水性越强;当微/纳纤丝添加到一定量时，复合膜的吸湿性趋于稳定。断裂伸长率在5%以下时，微/纳纤丝与半纤维素复合膜的拉伸强度随断裂伸长率变化很明显，断裂伸长率越大，拉伸强度越大;当断裂伸长率大于5%时，断裂伸长率虽随拉伸强度变化成正比，但是此时变化幅度较小;加入微/纳纤丝的量为0.2%.6%时，微/纳纤丝与半纤维素复合膜的拉伸强度增强明显，断裂伸长率变化亦明显。当微/纳纤丝添加量超过0.6%后，微/纳纤丝与半纤维素复合膜的拉伸强度变化不明显，断裂伸长率仍不断上升;当微/纳纤丝添加量至1%后，微/纳纤丝与半纤维素复合膜的断裂伸长率达7.12%，而拉伸强度下降至54.66MPa，下降了2.7%，微/纳纤丝与半纤维素复合膜的刚性提高，塑性降低。（4）随着微/纳纤丝含量的增加，改性后的脲醛胶粘度均呈下降趋势;当微/纳纤丝添加量达到脲醛胶（UF）固体含量的1%时，两种改性脲醛胶的粘度均显著下降。随着自制微/纳纤丝（MFC）和购置微/纳纤丝（MFC’）的加量提高，胶合板的甲醛释放量越来越小，当添加到1%时，符合E1级要求;在脲胶中添加MFC或MFC’相等量的情况下，板材的甲醛释放量无明显差别。改性UF压制的胶合板胶合强度随着微/纳纤丝量的添量增加逐渐上升，当微/纳纤丝添加量达到1%后，胶合强度上升变缓。MFC增强UF的胶接性能优于MFC’增强UF。在添加微/纳纤丝后的脲胶体系中有C－O伸缩振动吸收峰，是新的特征峰，表明微/纳纤丝已经引入到脲醛胶体系当中。

关键词：微/纳纤丝分离工艺复合材料薄膜特性

酶预处理结合研磨法对桉树纸浆纤维微/纳纤丝微观形貌的影响

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西北农林科技大学学报（自然科学版） 2017年第3期45卷 103-110页

作者：何玉婵韩雁明李改云陈媛王思群中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091 美国田纳西大学再生碳中心田纳西诺克斯维尔379964570

【目的】探究酶用量、酶解时间及研磨时间对制备的桉树纸浆纤维微/纳纤丝微观形貌及性能的影响。【方法】以桉树纸浆为原料,经不同的酶用量(20,40,60和80ECU/g)和酶解时间(2,4,6和8h)预处理后,用研磨法制备纤维素微/纳纤丝,利用扫描电镜... 详细信息

【目的】探究酶用量、酶解时间及研磨时间对制备的桉树纸浆纤维微/纳纤丝微观形貌及性能的影响。【方法】以桉树纸浆为原料,经不同的酶用量(20,40,60和80ECU/g)和酶解时间(2,4,6和8h)预处理后,用研磨法制备纤维素微/纳纤丝,利用扫描电镜、X射线衍射仪对制备的微/纳纤丝进行表征。【结果】在酶解时间为6h的条件下,当酶用量由20ECU/g增加至80ECU/g时,研磨制备的微/纳纤丝直径由143.89nm减小至52.21nm;在酶用量为60ECU/g的条件下,当酶解时间由2h增加至8h时,研磨制备的微/纳纤丝直径由131.23nm减小至43.73nm。酶处理后的纤维及研磨处理后的纤维均保持了天然纤维的Ⅰ型结构,结晶度分别比纸浆纤维(59.21%)提高11.68%和8.31%,所制备的微/纳纤丝的结晶度为67.52%。【结论】酶预处理可以有效降低微/纳纤丝的制备时间,减少能耗;随着酶用量及酶解时间的增加,微/纳纤丝直径逐渐减小;纤维素酶可降解纤维素部分非结晶区并使纤维润胀。

关键词：纤维素酶研磨法桉树纸浆微/纳纤丝

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酸法制备杨木微/纳纤丝及其表征

高分子通报 2010年第2期 112-115页

作者：刘艳萍张洋吴羽飞李文定刘聪南京林业大学木材工业学院南京210037

近二十多年来，如何从天然纤维素中分离微／纳纤丝和用其来增强高分子聚合物受到许多学者的关注。本研究以杨木纤维素为原料，采用硫酸和盐酸的混合液水解、恒温水浴振荡处理制备杨木微／纳纤丝。利用扫描电子显微和X射线衍射仪对制备... 详细信息

近二十多年来，如何从天然纤维素中分离微／纳纤丝和用其来增强高分子聚合物受到许多学者的关注。本研究以杨木纤维素为原料，采用硫酸和盐酸的混合液水解、恒温水浴振荡处理制备杨木微／纳纤丝。利用扫描电子显微和X射线衍射仪对制备的杨木微／纳纤丝进行分析表征，结果表明当酸处理条件为杨木纤维3g、浓H2SO4体积分数为15％、浓HCl体积分数为5％、恒温水浴60℃、振荡8h，可得到杨木微／纳纤丝，杨木微／纳纤丝宽度分布在200nm到1μm之间，长宽比约60～120，相度结晶度为77．59％。

关键词：杨木微/纳纤丝混合酸

天然木质微/纳纤丝增强纳米复合材料的研究现状

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林产工业 2007年第3期34卷 3-7页

作者：程庆正王思群美国田纳西大学

纤维素是世界上最丰富、可再生且能生物分解的天然高分子聚合物,其强度主要来源于镶嵌于木素和半纤维素形成的基质结构中的微/纳纤丝或针状晶体——一种完美的高强度的纳米晶体结构。近二十多年来,如何从纤维素中分离微/纳纤丝和用其来... 详细信息

纤维素是世界上最丰富、可再生且能生物分解的天然高分子聚合物,其强度主要来源于镶嵌于木素和半纤维素形成的基质结构中的微/纳纤丝或针状晶体——一种完美的高强度的纳米晶体结构。近二十多年来,如何从纤维素中分离微/纳纤丝和用其来增强高分子聚合物受到许多学者的关注。本文简要叙述了木质微/纳纤丝的分离和性能评价方法以及其增强的纳米复合材料的制备和特性检测手段。

关键词：纤维素微/纳纤丝纳米复合材料性能

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沙柳微/纳纤丝的制备工艺研究

沙柳微/纳纤丝的制备工艺研究

作者：张彬内蒙古农业大学

学位级别：硕士

本文主要研究了三种机械法制备沙柳微／纳纤丝的工艺条件,即超声波法、球磨机(干磨)与超声波相结合的方法以及球磨机(湿磨)与超声波相结合的方法。通过一系列表征手段确定了较理想的工艺条件。并观察了沙柳微/纳纤丝的微观形态,研究了... 详细信息

本文主要研究了三种机械法制备沙柳微／纳纤丝的工艺条件,即超声波法、球磨机(干磨)与超声波相结合的方法以及球磨机(湿磨)与超声波相结合的方法。通过一系列表征手段确定了较理想的工艺条件。并观察了沙柳微/纳纤丝的微观形态,研究了微／纳纤丝的特性。结论如下： (1)对于本研究来说,与抽提法制得的纤维素相比硝酸-乙醇法制得的更适合进一步的加工处理。 (2)超声波法制备沙柳纤维素微／纳纤丝,当纤维悬浮溶液浓度为0.4%,超声功率为1080W,时间100min时,得到的粒径90%分布在5.0～92μm。 (3)在球磨机(干磨)与超声波相结合的方法中,物料质量为1g,球磨机的较理想工艺条件为转速230r/min,时间1h,小球个数40个。继续用超声波进行处理,超声波的较理想工艺条件为：功率1080W,时间为100min,得到粒径分布在2.0～85μm之间的微／纳纤丝。 (4)在球磨机(湿磨)与超声波相结合的方法中,物料质量为1g,纤维素的悬浊液的浓度为1.7%。球磨机的较理想工艺条件为转速240r/min,时间1h,小球个数50个。继续用超声波进行处理,超声波的较理想工艺条件为：功率1080W,时间为11Omin,得到粒径分布在1.0～78μm之间的微／纳纤丝。

关键词：超声波球磨机干磨与湿磨沙柳微/纳纤丝原子力显微镜

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杨木微/纳纤丝的制备与表征

林业科技开发 2009年第2期23卷 83-85页

作者：刘艳萍张洋南京林业大学木材工业学院南京210037

木材纤维是可再生的天然有机物,用它制备"纳米粒子"作为复合材料增强相,可提高其附加值,扩大使用途径。以杨木纤维为原料,采用高压均质仪制备微/纳纤丝。利用激光粒度分析仪、扫描电子显微和X射线衍射仪对制备的杨木微/纳纤丝进行分析表... 详细信息

木材纤维是可再生的天然有机物,用它制备"纳米粒子"作为复合材料增强相,可提高其附加值,扩大使用途径。以杨木纤维为原料,采用高压均质仪制备微/纳纤丝。利用激光粒度分析仪、扫描电子显微和X射线衍射仪对制备的杨木微/纳纤丝进行分析表征,结果表明,当均质处理条件为纤维悬浮液浓度为0.5%、均质压力为80MPa、循环次数为40次时,杨木微/纳纤丝粒径分布在160nm到10μm之间,单位体积表面积为83787.01cm2/cm3。

关键词：杨木纤维微/纳纤丝制备表征均质仪