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纤维素基水凝胶研究进展

高分子通报 2025年第1期 41-57页

作者：宁良允蒋军张代晖南京林业大学材料科学与工程学院中国林业科学研究院林产化学工业研究所国家林业和草原局林产化学工程重点实验室江苏省生物质能源与材料重点实验室

纤维素基水凝胶是一种基于天然高分子纤维素的三维网络亲水性聚合物，具有良好的生物相容性、高保水性、生物可降解性等特性。随着绿色低碳化发展理念的提出，可持续的天然聚合物材料已成为研究热点。纤维素基水凝胶作为天然聚合物的代... 详细信息

纤维素基水凝胶是一种基于天然高分子纤维素的三维网络亲水性聚合物，具有良好的生物相容性、高保水性、生物可降解性等特性。随着绿色低碳化发展理念的提出，可持续的天然聚合物材料已成为研究热点。纤维素基水凝胶作为天然聚合物的代表，在软材料领域备受关注。本文总结了纤维素基水凝胶的交联制备方法，主要有物理交联和化学交联。据此，介绍了纤维素基复合水凝胶在生物医药、柔性电子、食品工业、环境保护和生物工程等5个领域的功能化应用。随着研究不断深入，纤维素基水凝胶将在未来更多领域具备广阔的应用前景。

关键词：纤维素水凝胶物理交联化学交联功能化应用

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腰果酚基苯并噁嗪改性环氧树脂及其防腐性能

林业工程学报 2025年

作者：于金尼尚倩倩张猛周永红中国林业科学研究院林产化学工业研究所南京林业大学化学工程学院江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心

环氧树脂因其耐水性差、韧性低及长期使用后附着力降低等问题，在长效防腐蚀涂层领域的发展受到限制。苯并噁嗪树脂聚合开环后的羟基能够与环氧基团发生聚合反应，可以用作环氧树脂的固化剂以改善环氧树脂的化学性能。以腰果酚为原料，... 详细信息

环氧树脂因其耐水性差、韧性低及长期使用后附着力降低等问题，在长效防腐蚀涂层领域的发展受到限制。苯并噁嗪树脂聚合开环后的羟基能够与环氧基团发生聚合反应，可以用作环氧树脂的固化剂以改善环氧树脂的化学性能。以腰果酚为原料，将其与多聚甲醛、γ-氨丙基三乙氧基硅烷通过曼尼希反应制备了腰果酚基苯并噁嗪树脂（CBOZ）。将腰果酚先与丁二酰氯进行酯化反应，再利用过氧化氢对双键进行环氧化，得到腰果酚基环氧树脂（CEP）。将CBOZ和CEP按比例进行混合并固化，研究了环氧基团与噁嗪环的物质的量比对涂层的热学性能、交联密度、涂膜性能和润湿性能等性能的影响。当环氧基团与噁嗪环的物质的量比为1∶1时涂层（CEPBOZ-3）具有最佳的综合性能，CEPBOZ-3涂层的凝胶含量为92.49%、铅笔硬度为5H、附着力为3级、柔韧性为2 mm、水接触角（WCA）为（107.4±1.3）°，涂层还具有较好的热学性能和耐溶剂性。对CEPBOZ-3涂层进行电化学阻抗谱测试，涂层表现出较好的防腐蚀性能，低频下的阻抗模值(|Z|0.01Hz)为1.1×10～8Ω·cm2，浸泡336 h后的|Z|0.01Hz为1.0×10～6Ω·cm2，表明涂层具有长期防腐蚀性。

关键词：腰果酚环氧树脂苯并噁嗪疏水性防腐涂层

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木屑炭水蒸气催化气化制取合成气研究

太阳能学报 2020年第2期41卷 20-26页

作者：宁思云应浩徐卫尹航朱立贾爽中国林业科学研究院林产化学工业研究所生物质化学利用国家工程实验室国家林业局林产化学工程重点开放性实验室江苏省生物质能源与材料重点实验室南京210042

以木屑炭为原料,K2CO3作为催化剂,以固定床气化炉为实验设备,进行水蒸气催化气化木屑炭的探究。考察木屑炭水蒸气气化的炭转化率、产氢率、气体组成体积分数和H2/CO比值随K2CO3催化剂质量分数(0~8%)、水蒸气流量(0.15~0.35 g/(min·g))... 详细信息

以木屑炭为原料,K2CO3作为催化剂,以固定床气化炉为实验设备,进行水蒸气催化气化木屑炭的探究。考察木屑炭水蒸气气化的炭转化率、产氢率、气体组成体积分数和H2/CO比值随K2CO3催化剂质量分数(0~8%)、水蒸气流量(0.15~0.35 g/(min·g))、气化温度(800~950℃)变化的规律。实验结果表明:K2CO3催化剂可显著提升碳转化率及产氢率,K2CO3质量分数为8%时,碳转化率和产氢率分别达到86.3%和125.6 g/kg,同时合成气中CO体积分数显著增加,H2/CO比值降至2.43。增加水蒸气流量,合成气中H2含量显著增大,H2/CO比值随之增大。温度可有效促进炭气化过程,950℃时碳转化率和产氢率分别达到84.3%和127.1 g/kg,但合成气中CO体积分数增大,H2/CO比值降至2.48。实验得到H2/CO比值在2.43~5.16范围的合成气。气化反应温度在900℃、水蒸气0.2 g/(min·g)、K2CO3质量分数3%时,碳转化率可达80.4%,产氢率109.6 g/kg,合成气中(H2+CO)体积分数82.4%,同时H2/CO比值高达3.05。

关键词：木屑炭催化气化合成气 H2/CO

固体酸催化制备橡胶籽油基环氧脂肪酸甲酯增塑剂

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太阳能学报 2014年第11期35卷 2185-2190页

作者：陈洁蒋剑春聂小安常侠李翔宇中国林业科学研究院林产化学工业研究所生物质化学利用国家工程实验室国家林业局林产化学工程重点开放性实验室江苏省生物质能源与材料重点实验室南京210042

以橡胶籽油为原料,采用自制的S_2O_8^(2-)/ZrO_2型固体酸催化剂制备环氧脂肪酸甲酯,产物环氧值可达4.55%,优于对甲苯磺酸和阳离子交换树脂催化剂。环氧化反应的较优工艺参数为:催化剂用量为3%,n(甲酯):n(CH_2OH):n(H_2O_2)=1:2.17:3.52... 详细信息

以橡胶籽油为原料,采用自制的S_2O_8^(2-)/ZrO_2型固体酸催化剂制备环氧脂肪酸甲酯,产物环氧值可达4.55%,优于对甲苯磺酸和阳离子交换树脂催化剂。环氧化反应的较优工艺参数为:催化剂用量为3%,n(甲酯):n(CH_2OH):n(H_2O_2)=1:2.17:3.52,50℃滴加H_2O_2,2 h内滴完,继续60℃保温反应3 h。按相同配方制备对苯二甲酸二辛酯/PVC和环氧脂肪酸甲酯/PVC样品,比较两种增塑体系的热性能。DSC及TG测试表明,环氧脂肪酸甲酯可使样品的玻璃化转变温度降至4.49℃,降幅为对苯二甲酸二辛酯的近4倍,并具有较好的耐热稳定性。

关键词：环氧脂肪酸甲酯增塑剂固体酸橡胶籽油 PVC

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响应面法优化桉木半纤维素自催化水解工艺

太阳能学报 2014年第6期35卷 937-943页

作者：丛高鹏施英乔丁来保盘爱享房桂干中国林业科学研究院林产化学工业研究所、生物质化学利用国家工程实验室、国家林业局林产化学工程重点开放性实验室、江苏省生物质能源与材料重点实验室南京210042

结合单因素试验分析,以液比、温度、保温时间为自变量,根据Box-Benhnken实验设计原理,用DesignExpert软件进行响应面分析(RSA),得出桉木半纤维素自催化水解工艺优化条件:液比13.81,最高温度184.62℃,保温时间103.01 min,在此条件下的最... 详细信息

结合单因素试验分析,以液比、温度、保温时间为自变量,根据Box-Benhnken实验设计原理,用DesignExpert软件进行响应面分析(RSA),得出桉木半纤维素自催化水解工艺优化条件:液比13.81,最高温度184.62℃,保温时间103.01 min,在此条件下的最高响应值为0.1331 g/g。为验证响应面分析法(RSA)的可靠性,采用液比14,最高温度185℃,保温时间100 min,实测优化条件下每克绝干原料还原糖提取量的平均值为0.1311 g/g,半纤维素还原糖提取率高达61.24%,且在误差允许的范围内,与理论预测值基本相符。

关键词：生物质精炼自催化水解响应面分析还原糖

聚乙二醇-金纳米棒介导的近红外光热抑菌作用

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无机化学学报 2015年第2期31卷 215-221页

作者：冯晓燕陈莹刘玉鹏王春鹏储富祥中国林业科学研究院林产化学工业研究所生物质化学利用国家工程实验室国家林业局林产化学工程重点开放性实验室江苏省生物质能源与材料重点实验室南京210042

种子生长法合成纵向表面等离子体共振吸收峰为785 nm的金纳米棒,并对其表面进行聚乙二醇(PEG)修饰,研究了表面修饰PEG的金纳米棒(polyethylene glycol modified gold nanorods,PEG-GNR)的光热转化效应,并测试了其细胞毒性。以革兰氏阳... 详细信息

种子生长法合成纵向表面等离子体共振吸收峰为785 nm的金纳米棒,并对其表面进行聚乙二醇(PEG)修饰,研究了表面修饰PEG的金纳米棒(polyethylene glycol modified gold nanorods,PEG-GNR)的光热转化效应,并测试了其细胞毒性。以革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌、蜡状芽孢杆菌,革兰氏阴性菌大肠埃希氏菌及铜绿假单胞菌为细菌模型,详细研究了PEG-GNR在808nm波长近红外激光照射下金纳米棒浓度和照射功率对抑菌效果的影响。结果表明,PEG-GNR对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌在近红外照射下均有较好的抑菌效果,并且抑菌效果与金纳米棒的浓度和照射功率有着密切的关系;结合荧光显微镜和透射电子显微镜对细菌坏死状况的观察,初步证实细菌对PEG-GNR有效吸收是近红外光热杀菌的关键因素。

关键词：金纳米棒 PEG修饰光热抑菌

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小桐子油脂提取工艺研究及脂肪酸组成分析

太阳能学报 2011年第10期32卷 1500-1505页

作者：吕微蒋剑春徐俊明中国林业科学研究院林产化学工业研究所生物质化学利用国家工程实验室国家林业局林产化学工程重点开放性实验室江苏省生物质能源与材料重点实验室南京210042

研究了以小桐子种仁为原料提取油脂的工艺条件。以石油醚为提取溶剂,固液质量比1:4的条件进行索氏提取、超声波萃取、超临界萃取及浸出提取4种方法比较,得出浸出法提取效果较好。通过对比12种不同极性有机溶剂的浸出实验,选出浸出效果... 详细信息

研究了以小桐子种仁为原料提取油脂的工艺条件。以石油醚为提取溶剂,固液质量比1:4的条件进行索氏提取、超声波萃取、超临界萃取及浸出提取4种方法比较,得出浸出法提取效果较好。通过对比12种不同极性有机溶剂的浸出实验,选出浸出效果较好的提取溶剂——石油醚。石油醚浸出小桐子油的较佳工艺条件是固液质量比1:4,浸出时间0.5h,浸出温度70℃,该条件下浸出1次得率为64.94%。采用GPC分析小桐子油脂的相对分子量为1224,油脂含量95.35%。其油脂脂肪酸GC-MS分析表明,小桐子油中含有脂肪酸6种,主要为十五酸、9,12-十八二烯酸、7,10-十八二烯酸,其中,不饱和脂肪酸总含量为75.77%。

关键词：小桐子油提取组成脂肪酸

新型腰果酚基不饱和树脂的结构及其紫外光固化行为的红外光谱研究

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光谱学与光谱分析 2013年第10期33卷 2655-2660页

作者：李守海杨雪娟李梅黄坤夏建陵中国林业科学研究院林产化学工业研究所江苏省生物质能源与材料重点实验室国家林业局林产化学工程重点开放性实验室生物质化学利用国家工程实验室江苏南京210042 中国林业科学研究院林业新技术研究所北京100091

以天然产物腰果酚为原料,利用其酚羟基与环氧基的反应活性,通过开环醚化反应制备了两种腰果酚基不饱和树脂单体。通过傅里叶红外光谱研究了合成过程中主要活性基团的变化,结合核磁共振氢谱及凝胶渗透色谱分析进一步确定了合成树脂单体... 详细信息

以天然产物腰果酚为原料,利用其酚羟基与环氧基的反应活性,通过开环醚化反应制备了两种腰果酚基不饱和树脂单体。通过傅里叶红外光谱研究了合成过程中主要活性基团的变化,结合核磁共振氢谱及凝胶渗透色谱分析进一步确定了合成树脂单体的分子结构,并利用红外光谱法对树脂单体的紫外光固化行为进行了研究,且对其光固化物进行了热重分析。研究表明:分子结构分析确认了目标产物的成功合成,树脂单体的分子结构以及不饱和双键含量对树脂的固化速度和固化物的热稳定性有着重要影响,两种单体在30s内均已基本达到最高固化水平,光固化物的主分解初始温度均可达到350℃以上。

关键词：腰果酚生物质基不饱和树脂红外光谱分析紫外光固化行为

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亚临界乙醇条件下的纤维素热化学液化研究

太阳能学报 2012年第2期33卷 249-252页

作者：戴伟娣许玉李静徐俊明中国林业科学研究院林产化学工业研究所生物质化学利用国家工程实验室国家林业局林产化学工程重点开放性实验室江苏省生物质能源与材料重点实验室南京210042

以甘油为液化促进剂,在酸性催化剂条件下对微晶纤维素的亚临界液化工艺进行考察。实验结果表明:浓硫酸是较好的酸性催化剂,在微晶纤维素、浓硫酸、甘油和乙醇的质量比为1∶0.025∶2.5∶5,反应温度250℃,反应时间1h的条件下,转化率可达95... 详细信息

以甘油为液化促进剂,在酸性催化剂条件下对微晶纤维素的亚临界液化工艺进行考察。实验结果表明:浓硫酸是较好的酸性催化剂,在微晶纤维素、浓硫酸、甘油和乙醇的质量比为1∶0.025∶2.5∶5,反应温度250℃,反应时间1h的条件下,转化率可达95.7%。对液化产物的理化性能进行分析,粘度509.3mm2/s、酸值2.51mgKOH/g和羟值784.6mgKOH/g。通过红外光谱(IR)、GC-MS、1H NMR等技术手段对产物进行分析表征。结果表明,产物含有丰富的羟基基团,粘度适宜,适用于聚氨酯发泡体系。对液化机理进行探讨。

关键词：纤维素亚临界液化多元醇