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棉纤维素与铬金属滑动摩擦行为的分子动力学研究

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棉纤维素与铬金属滑动摩擦行为的分子动力学研究

作者：闫哲塔里木大学

学位级别：硕士

棉纤维材料是人类文明发展不可或缺的一部分,新疆得天独厚的地理条件使其成为中国棉花的主产区,棉花全程机械化采收与纺织加工是促进新疆棉花产业可持续发展的根本途径。但是,在棉花采收、纺织过程中所涉及的摩擦行为不仅控制着棉纤维... 详细信息

棉纤维材料是人类文明发展不可或缺的一部分,新疆得天独厚的地理条件使其成为中国棉花的主产区,棉花全程机械化采收与纺织加工是促进新疆棉花产业可持续发展的根本途径。但是,在棉花采收、纺织过程中所涉及的摩擦行为不仅控制着棉纤维材料及其纺织产品的质量,还影响金属部件的高精度、稳定性、长寿命和可靠性。因此,深入了解棉纤维与金属间的摩擦磨损对于棉纤维生产与加工品质、提升金属部件的损伤防护具有重要意义。本研究以棉纤维与铬金属为研究对象,采用分子动力学方法对该摩擦副的滑动摩擦行为进行探究。主要研究内容及结果如下:（1）通过Materials Studio分子模拟软件构建了干摩擦真空条件下晶态棉纤维与铬金属和非晶态棉纤维与铬金属的可视化原子三维模型,并对模型结构进行了优化处理。（2）研究了棉纤维与铬金属接触界面的微观结构的演变情况。通过LAMMPS软件对棉纤维与铬金属滑移过程进行不同温度（300 K、320 K和340 K）和负载（0.3 MPa和50.6 MPa）的仿真计算,并使用OVITO软件对模拟体系中接触界面微观结构的演变情况进行可视化监控。结果表明,棉纤维素分子链在滑动摩擦过程中断裂,游离官能团中的氧原子与接触界面的铬原子作用产生新的化学键——铬氧键。仿真系统在高的负载和温度条件下,铬层接触面的结构失效较早出现;在恒定负载下,温度变化对铬层结构没有显着影响。（3）研究了不同温度、负载条件下,模拟系统中铬氧键数目的变化规律。借助Fortran软件对模拟过程中的铬氧键数量演变情况进行了计算,并对不同温度和负载下的铬氧键数量进行了对比;同时使用径向分布函数对铬氧键的存在进行了验证。结果表明,相同载荷条件下晶态棉纤维素与铬金属的模拟系统中的铬氧键数量随着温度条件的增加而增加,而非晶态棉纤维素与铬金属的模拟系统呈U形分布。（4）研究了不同温度、负载条件下,模拟系统中摩擦力和摩擦系数随模拟时间的演变情况。通过绘制不同温度和负载下模拟体系滑移过程中摩擦力和摩擦系数随模拟时间的演变情况,总结归纳了不同温度及负载条件下对摩擦力和摩擦系数的影响。同时研究表明不同力学状态的非晶态棉纤维在滑动摩擦过程中的摩擦规律是不同的。

关键词：棉纤维素铬滑动摩擦建模仿真分子动力学

棉纤维素对小鼠Th1/Th2细胞免疫抑制效应的研究

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棉纤维素对小鼠Th1/Th2细胞免疫抑制效应的研究

作者：申雪黑龙江八一农垦大学

学位级别：硕士

免疫系统是生物体内重要的疾病防御系统。正常情况下，免疫系统可检测到进入体内的病原体，并且可以将病原体与正常组织区分开来。人体产生过高免疫力可导致“过敏”反应和自身免疫性疾病两大类疾病的发生。“过敏”反应指过敏原接触机... 详细信息

免疫系统是生物体内重要的疾病防御系统。正常情况下，免疫系统可检测到进入体内的病原体，并且可以将病原体与正常组织区分开来。人体产生过高免疫力可导致“过敏”反应和自身免疫性疾病两大类疾病的发生。“过敏”反应指过敏原接触机体后，引起强烈的刺激、流涕、喷嚏、瘙痒等症状。生活中常见的很多物质都可以成为过敏原，引起机体产生“过敏”反应，例如花粉、柳絮、动物皮屑等都可以成为过敏原。自身免疫性疾病指的是自身免疫系统错误攻击自身细胞所致的一类疾病。常见的自身免疫性疾病包括恶性贫血、萎缩性胃炎、自身免疫性肾小球肾炎等。免疫抑制剂是一类通过抑制机体产生过高免疫力，从而降低组织损伤程度的化学或生物物质。目前，免疫抑制剂在临床上应用疾病种类繁多，包括器官移植后产生的排异反应和皮肌炎、硬皮病、多发性硬化、重症肌无力、脱髓鞘疾病、原发性肾上腺皮质萎缩等自身免疫性疾病的治疗，泼尼松（PDN）、环磷酰胺（CTX）和甲氨蝶呤（MTX）等药物已经应用于临床，但免疫抑制药物的毒性成为了临床上治疗相关疾病的障碍之一，所以寻找一种毒副作用小，来源广泛的免疫抑制药物迫在眉睫。　　我国天然植物来源十分丰富，前期已有大量研究表明，来源于天然植物的药物可以作用于免疫细胞，发挥对免疫系统抑制或促进作用，从而起到对免疫系统调控的效应。本研究通过前期筛查，筛选到一种具有潜在免疫抑制功能的中药单体——棉纤维素。具体研究内容如下：通过CCK8实验筛选出棉纤维素对小鼠脾淋巴细胞的有效剂量范围，选择合适浓度进行小鼠脾淋巴细胞增殖实验，通过ELISA检测棉纤维素对于Th1和Th2细胞分泌的相关细胞因子的抑制作用，通过RT-PCR实验检测棉纤维素对细胞因子mRNA的抑制效果。流式细胞仪检测棉纤维素对 ConA 诱导的 T 细胞亚型 CD4+ T 细胞和 CD8+T 细胞亚群分布的影响。Western Blot探究棉纤维素对JAK-STAT、NF-κB通路蛋白的抑制效果。通过建立DTH小鼠模型（delayed-type hypersensitivity）和 OVA（ovalbumin）小鼠模型，检测小鼠耳廓肿胀度、耳廓病理组织切片、胸腺、脾脏指数、细胞增殖、细胞因子和相关抗体的分泌变化，验证棉纤维素对细胞免疫和体液免疫反应的抑制作用。　　结果表明，棉纤维素可以抑制脾淋巴细胞的增殖，并且其抑制效果呈现剂量依赖性，可以抑制Th1细胞分泌的细胞因子IL-2、IFN-γ和Th2细胞分泌的细胞因子IL-4、IL-6水平，并且其发挥抑制作用是通过抑制细胞因子mRNA的合成阶段。棉纤维素在实验浓度下可以抑制T细胞中的CD4+和CD8+T细胞亚群，对CD4+/CD8+比值具有显著的抑制作用，抑制JAK-STAT、NF-κB通路相关蛋白的激活。在DTH模型中加入棉纤维素后，小鼠耳廓肿胀程度、耳廓组织病变程度、胸腺、脾脏指数都逐渐得到改善，Th1、Th2细胞分泌的细胞因子IL-2、IFN-γ、IL-4和IL-6水平受到显著抑制。在OVA小鼠模型中加入棉纤维素后，可以显著地抑制IgG抗体和IgG抗体亚型IgG1、IgG2a的产生，同时也抑制相关细胞因子IL-2、IFN-γ、IL-4和IL-6的分泌。　　综上所述，通过体外、体内两方面综合研究了棉纤维素对小鼠Th1、Th2细胞的免疫抑制效应，其能够降低脾淋巴细胞的数量和Th1、Th2细胞因子的分泌，抑制JAK-STAT和NF-κB通路的激活，阻止相关蛋白合成，说明棉纤维素可同时作用于细胞免疫和体液免疫发挥免疫抑制效果。

关键词：棉纤维素 Th1细胞 Th2细胞免疫抑制效应

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棉纤维素基TiO_2@C光催化剂的制备

大连工业大学学报 2018年第1期37卷 44-48页

作者：吉强王晓魏春艳崔永珠吕丽华大连工业大学纺织与材料工程学院辽宁大连116034

以棉纤维素为模板,钛酸四丁酯为前驱体,无水乙醇为溶剂,通过表面溶胶-凝胶法和火焰燃烧的方法制备具有精细纤维素形貌的锐钛矿型二氧化钛和碳(TiO_2@C)的复合光催化材料。研究了磷酸二氢铵处理对TiO_2@C光催化剂的光催化性能的影响,分... 详细信息

以棉纤维素为模板,钛酸四丁酯为前驱体,无水乙醇为溶剂,通过表面溶胶-凝胶法和火焰燃烧的方法制备具有精细纤维素形貌的锐钛矿型二氧化钛和碳(TiO_2@C)的复合光催化材料。研究了磷酸二氢铵处理对TiO_2@C光催化剂的光催化性能的影响,分析了钛酸四丁酯与无水乙醇的体积比、沉积次数以及沉积后棉布的煅烧时间对TiO_2@C光催化剂性能的影响,通过测试棉纤维素基TiO_2@C光催化剂对染料的吸附降解性能,对TiO_2@C光催化剂的制备工艺进行优化。采用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜等方法对棉纤维素基TiO_2@C光催化剂进行结构和形貌分析。优化制备工艺为:采用质量分数为20%的磷酸二氢铵溶液浸渍棉布20h,钛酸四丁酯与无水乙醇体积比为1∶1的溶液抽滤沉积、水解、烘干,反复沉积10次,空气中煅烧150min得到棉纤维素基TiO_2@C光催化剂。棉纤维在沉积钛酸四丁酯前利用磷酸二氢铵浸渍,起到了催化纤维素成炭的作用,一定程度阻碍了二氧化钛晶粒的凝聚。

关键词：棉纤维素 TiO2@C 光催化剂磷酸二氢铵

放电等离子体对壳聚糖和棉纤维素解聚性能和机制的研究

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放电等离子体对壳聚糖和棉纤维素解聚性能和机制的研究

作者：王丹凤西北农林科技大学

学位级别：硕士

壳聚糖和纤维素生物质作为自然界最丰富的可再生资源,在化学品应用方面具有巨大的潜力。但是天然的生物质分子量巨大,结构稳定,溶解性差,极大地限制了进一步的利用和发展,因此制备低分子量生物质至关重要。放电等离子体技术作为一种绿... 详细信息

壳聚糖和纤维素生物质作为自然界最丰富的可再生资源,在化学品应用方面具有巨大的潜力。但是天然的生物质分子量巨大,结构稳定,溶解性差,极大地限制了进一步的利用和发展,因此制备低分子量生物质至关重要。放电等离子体技术作为一种绿色的新型高级氧化技术,不仅能产生大量活性物质(ROS),还能产生紫外线辐射、冲击波、空化效应等物理作用,ROS和物理作用的协同作用下能激发、电离和分解有机化合物,使有机物的化学键断裂,解聚为小分子。本论文利用放电等离子体来解聚壳聚糖和纤维素这两种生物质。首先考察不同因素对生物质解聚的影响,探究其解聚规律确定最佳解聚条件;然后通过ROS鉴定和制备产物的表征分析,明确生物质解聚的机制,提出可能的解聚路径;最后针对壳聚糖测试其抗氧化活性,并进一步探究等离子体和其他氧化物联用的强化体系对壳聚糖的解聚。主要研究内容和成果如下:(1)利用放电等离子体技术对壳聚糖进行解聚研究。首先考察放电电压、初始壳聚糖浓度和通气流量对壳聚糖解聚的影响。发现放电等离子体可以有效解聚壳聚糖,经过60 min放电处理后,壳聚糖分子量由682.5 k Da下降到32.3 k Da,适当增加放电电压和通气流量利于壳聚糖解聚;然后利用电子顺磁共振光谱(EPR)和自由基猝灭实验探究体系中ROS的种类与贡献,利用紫外光谱(UV-Vis)分析溶液变化,用红外光谱(FT-IR)、核磁共振(NMR)、结晶度(XRD)、形貌(SEM)、粒径(PSDA)、热重(TG/DSC)分析固体解聚产物的变化,用气相色谱质谱联用仪(GC-MS)对反应过程中的中间产物进行鉴定,发现·OH、·O2-和1O2在解聚过程均发挥了重要作用,使壳聚糖的氢键和β-(1,4)糖苷键被破坏,在ROS的作用下形成葡萄糖和小分子酸;最后通过抗氧化活性的测试来探究制备的低分子量壳聚糖对自由基的清除能力,发现制备的低分子量壳聚糖抗氧化活性显著增强,50 mg L-1的低分子量壳聚糖对ABTS·、DPPH·和·OH的清除能力由原始的2.0%、12.1%和26.8%提高至55.1%、69.3%和90.5%。(2)为了解决单一放电体系放电时间长,能耗大,以及壳聚糖解聚的变质现象,采用放电等离子体技术与过氧乙酸(PAA)联用的强化体系解聚壳聚糖。对比四种不同氧化物的强化体系,选择解聚效果最好,用时最短的强化体系,结果发现放电等离子体技术与0.1%的PAA联用后,可以更快更有效地降低壳聚糖的分子量,使分子量在60 s强化处理下由682.5 k Da下降到81.1 k Da,提高PAA浓度有利于解聚过程。通过对比单一放电体系和强化体系对壳聚糖解聚和PAA分解的影响,探究PAA是否被活化,结果表明放电等离子体可以有效活化PAA,且强化体系的反应速率常数明显高于单一体系,解聚效果明显;然后利用EPR和自由基猝灭实验,探究ROS的种类与贡献,利用UV-Vis分析溶液变化,用FT-IR、NMR、X射线光电子能谱(XPS)等分析固体解聚产物的变化,用GC-MS鉴定中间产物,发现乙酰氧自由基和乙酰过氧自由基是参与反应的主要活性物质,壳聚糖解聚途径与单一放电体系类似;最后测试产物的抗氧化活性,发现强化体系制备的低分子量壳聚糖对ABTS·的清除率最高(217μg m L-1,70.3%),对·OH的清除率最弱(769μg m L-1,15.1%),对DPPH·的清除能力居中(333μg m L-1,48.0%)。(3)利用放电等离子体技术对工业级棉花纤维素进行解聚研究,探究实际应用材料采用等离子体放电技术解聚的可行性。首先考察放电电压、初始棉纤维素浓度和溶液p H对解聚的影响,发现放电等离子体有效解聚了棉纤维素,在40 min处理后,棉纤维素聚合度由2329降至430,电压增加和碱性环境利于棉纤维素的解聚;然后通过EPR和活性物质定量,探究体系ROS的种类与贡献,利用UV-Vis分析溶液变化,用FT-IR、XRD、XPS等分析固体解聚产物的变化,用GC-MS鉴定中间产物,发现H2O2、·OH、·O2-、1O2均发挥了作用,棉纤维素分子链被破坏,β-(1,4)糖苷键断裂,结晶度下降,生成葡萄糖单体和聚合度下降的纤维素。等离子体放电体系制备低分子量生物质,为生物质进一步精细化应用提供了新思路。放电等离子体和PAA联合体系的建立,不仅提高了化学氧化过程中PAA活化的安全性和可靠性,也开发了一种新型活化PAA的方式,在环境领域具有重要的意义。

关键词：壳聚糖棉纤维素解聚放电等离子体

光接枝丙烯酸棉纤维素基TiO_2/C光催化剂的制备与光催化性

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纺织学报 2017年第10期38卷 75-80页

作者：吉强王晓戚俊然崔永珠吕丽华大连工业大学纺织与材料工程学院辽宁大连116034

针对回收利用废弃棉织物的功能和附加值低的问题,采用光接枝丙烯酸的废弃棉纤维素为模板,钛酸四丁酯为前驱体,无水乙醇为溶剂,经磷酸二氢铵处理后,通过表面溶胶-凝胶法和火焰燃烧的方法制备具有纤维形貌的锐钛矿型二氧化钛和炭(TiO_2/C... 详细信息

针对回收利用废弃棉织物的功能和附加值低的问题,采用光接枝丙烯酸的废弃棉纤维素为模板,钛酸四丁酯为前驱体,无水乙醇为溶剂,经磷酸二氢铵处理后,通过表面溶胶-凝胶法和火焰燃烧的方法制备具有纤维形貌的锐钛矿型二氧化钛和炭(TiO_2/C)的复合光催化材料。分别研究了丙烯酸接枝改性、磷酸二氢铵处理对TiO_2/C光催化性能的影响。采用扫描电子显微镜、X射线衍射和热重分析对TiO_2/C光催化材料的表面形貌和晶体结构以及质量损失率进行分析。结果表明,质量分数为30%的丙烯酸光接枝改性棉织物,经质量分数为15%的磷酸二氢铵溶液浸渍处理,用钛酸丁酯溶液抽滤沉积10次,在空气中燃烧2 h制得的TiO_2/C光催化剂具有较为优异的光催化性能。此时的光催化剂中锐钛矿型二氧的粒度相对较小,分布较均匀,更有利于光催化降解。

关键词：废弃棉织物丙烯酸棉纤维素光催化剂磷酸二氢铵

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稀硫酸预处理对棉纤维素聚合度的影响

棉纺织技术 2021年第1期49卷 44-47页

作者：段思雨胡红梅俞建勇李乃强王学利东华大学上海201620

探讨稀硫酸预处理对棉纤维素聚合度和结晶结构的影响。结合广角X射线衍射仪和红外光谱仪的高斯函数分峰拟合法,研究了酸预处理后棉纤维素的晶型和氢键模式的变化。结果表明:稀硫酸预处理60 min后,棉纤维素聚合度由1621降低到431,结晶度... 详细信息

探讨稀硫酸预处理对棉纤维素聚合度和结晶结构的影响。结合广角X射线衍射仪和红外光谱仪的高斯函数分峰拟合法,研究了酸预处理后棉纤维素的晶型和氢键模式的变化。结果表明:稀硫酸预处理60 min后,棉纤维素聚合度由1621降低到431,结晶度由80.35%增加到83.28%,棉纤维素在NMMO溶液中的溶解度从2%提高到7%。认为:稀硫酸预处理可以明显降低棉纤维素的聚合度,进而提升其溶解度。

关键词：棉纤维素酸处理聚合度氢键结晶度溶解度

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棉纤维素电子束辐射降解效应研究

河南化工 2018年第12期35卷 18-20页

作者：杨蓓束兴娟崔国士樊茹崔攀河南省辐射化学新材料重点实验室

以棉浆粕纤维为原料,进行电子束辐射降解,考察辐射剂量对棉纤维素的影响。采用XRD对纤维素结晶度进行表征。结果显示,电子束辐射可以有效降解棉纤维素,随着辐射剂量的增大,棉纤维素聚合度迅速降低。棉纤维素电子束辐射降解存在后效应。... 详细信息

以棉浆粕纤维为原料,进行电子束辐射降解,考察辐射剂量对棉纤维素的影响。采用XRD对纤维素结晶度进行表征。结果显示,电子束辐射可以有效降解棉纤维素,随着辐射剂量的增大,棉纤维素聚合度迅速降低。棉纤维素电子束辐射降解存在后效应。辐照后7日内,聚合度仍继续显著降低,7日后趋缓,至12日降解反应基本终止。XRD测试结果显示,棉纤维素受辐照后结晶度降低。

关键词：电子束辐射棉纤维素降解效应

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聚丙烯腈/棉纤维素薄膜的制备与性能研究

中国塑料 2016年第5期30卷 41-45页

作者：田银彩王延伟王鹏梁欠倩林秋虎河南工程学院材料与化学工程学院河南郑州450007

以N,N-二甲基乙酰胺/无水氯化锂(DMAc/LiCl)为溶剂配置聚丙烯腈(PAN)和棉纤维素溶液,采用旋涂法制备不同比例的PAN/棉纤维素薄膜。通过旋转黏度计对PAN/棉纤维素共混溶液的表观黏度进行研究,采用X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪、电子万... 详细信息

以N,N-二甲基乙酰胺/无水氯化锂(DMAc/LiCl)为溶剂配置聚丙烯腈(PAN)和棉纤维素溶液,采用旋涂法制备不同比例的PAN/棉纤维素薄膜。通过旋转黏度计对PAN/棉纤维素共混溶液的表观黏度进行研究,采用X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪、电子万能试验机以及吸水性能测试对PAN/棉纤维素薄膜的结构和性能进行了研究。结果表明,共混溶液的表观黏度随着纤维素含量的增加逐渐增大;DMAc/LiCl溶剂对PAN和棉纤维素的溶解为直接溶解,没有发生衍生化反应;PAN和棉纤维素均保持各自结晶结构不变;当棉纤维素含量为2.0%(质量分数,下同)时,复合薄膜的拉伸强度和断裂伸长率达到最大值;棉纤维素含量越高,复合薄膜的吸水性越好。

关键词：聚丙烯腈棉纤维素薄膜吸水性

三种离子液体的合成及其对棉纤维素溶解性能的比较研究

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化学学报 2009年第10期67卷 1116-1122页

作者：段衍鹏史铁钧郭立颖李忠合肥工业大学化学工程学院合肥230009

合成了三种含有羧基或醚基的离子液体,1-羧甲基-3-乙基咪唑氯化物([CmEIM]Cl)、1-甲氧乙基-3-乙基咪唑氯化物([C2OC1-EIM]Cl)和1-[2-(2-氯乙氧基)乙基]-3-乙基咪唑氯化物([Cl-C2OC2-EIM]Cl),用FT-IR和1H NMR对它们的化学结构进行了表征... 详细信息

合成了三种含有羧基或醚基的离子液体,1-羧甲基-3-乙基咪唑氯化物([CmEIM]Cl)、1-甲氧乙基-3-乙基咪唑氯化物([C2OC1-EIM]Cl)和1-[2-(2-氯乙氧基)乙基]-3-乙基咪唑氯化物([Cl-C2OC2-EIM]Cl),用FT-IR和1H NMR对它们的化学结构进行了表征.测定并比较了这三种离子液体对棉纤维素的溶解能力,并用FT-IR,SEM和XRD研究了溶解前和再生后纤维素的化学结构、形貌及晶体结构的变化.结果表明,在三种离子液体中,[C2OC1-EIM]Cl对棉纤维素的溶解性最好.在溶解过程中,随着温度的升高,纤维素在离子液体中的溶解度增加,但聚合度下降,特别是在[Cl-C2OC2-EIM]Cl中溶解时,纤维素的聚合度下降最严重.研究结果表明,含羧基的离子液体会由于分子间氢键的缔合作用降低其对纤维素的溶解性.侧基较大的离子液体对纤维素的溶解性也较差.

关键词：离子液体合成棉纤维素溶解再生