纤维素基三维纳米材料表面改性
纤维素基材料的改性与性能优化
纤维素基材料的改性与性能优化纤维素是地球上最丰富的天然有机聚合物之一，广泛存在于植物细胞壁中。
由于其具有可再生、可生物降解、生物相容性好等优点，纤维素基材料在众多领域展现出了巨大的应用潜力。
然而，纤维素本身的一些特性限制了其直接应用，因此对纤维素基材料进行改性以优化其性能成为了研究的热点。
纤维素的结构特点决定了其化学性质相对稳定，在常见溶剂中的溶解性较差，这给其加工和应用带来了一定的困难。
同时，纤维素的机械性能、热稳定性等也有待提高，以满足不同领域的特殊需求。
对纤维素基材料的改性方法多种多样，化学改性是其中较为常见的一种。
通过酯化、醚化等反应，可以在纤维素分子链上引入不同的官能团，从而改变其物理和化学性质。
例如，纤维素的酯化反应可以使其具有更好的疏水性，拓宽其在防水领域的应用；醚化反应则可以增加纤维素在有机溶剂中的溶解性，便于进一步的加工处理。
物理改性也是优化纤维素基材料性能的有效手段。
比如，通过对纤维素进行微细化处理，制备成纳米纤维素，可以显著提高材料的比表面积和机械强度。
纳米纤维素具有高长径比和优异的力学性能，可用于增强复合材料的强度和韧性。
此外，将纤维素与其他材料进行共混也是一种物理改性方法。
通过选择合适的共混组分和比例，可以综合各组分的优点，获得性能更优的复合材料。
在纤维素基材料的改性过程中，接枝共聚也是一种重要的方法。
通过将具有特定功能的聚合物链段接枝到纤维素分子上，可以赋予纤维素新的性能。
例如，接枝具有抗静电性能的聚合物可以使纤维素基材料在电子领域得到应用；接枝具有抗菌性能的聚合物则可以使其在医疗卫生领域发挥作用。
除了单一的改性方法，多种改性方法的组合往往能够取得更好的效果。
例如，先对纤维素进行化学改性以改善其溶解性，然后再进行物理共混，制备出的复合材料性能可能会优于单独使用一种改性方法得到的材料。
改性后的纤维素基材料在性能上得到了显著优化。
在机械性能方面，经过增强处理后的纤维素基复合材料的强度和韧性大幅提高，能够满足结构材料的要求。
醋酸纤维素塑料的表面性能及表面改性研究
醋酸纤维素塑料的表面性能及表面改性研究摘要醋酸纤维素塑料是一种生物可降解塑料，在可持续发展的理念下，受到广泛关注。
然而，由于其特殊的化学结构和物理性质，醋酸纤维素塑料的表面性能对其应用效果具有重要影响。
因此，本文对醋酸纤维素塑料的表面性能进行了研究，并探讨了不同方法进行的表面改性对其性能的影响。
1. 引言随着人们对环境保护的日益关注，生物可降解塑料作为一种可替代传统塑料的新型材料，受到了广泛关注。
醋酸纤维素塑料作为一种常见的生物可降解塑料，由于其材料来源易得、可再生性好、可降解性能优良等优点，被广泛用于包装、农业、医疗等领域。
然而，由于醋酸纤维素塑料的高度结晶性和低耐湿性等特性，其表面性能对其应用效果具有重要影响。
2.醋酸纤维素塑料的表面性能2.1 表面能醋酸纤维素塑料的表面能是其表面性能的重要指标之一。
表面能通常分为极性成分和非极性成分，其中极性成分决定了材料的亲水性能和润湿性能。
文献研究表明，醋酸纤维素塑料的表面能主要由醋酸纤维素基团中的羟基和醛基等极性基团所决定。
较高的表面能使得醋酸纤维素塑料更容易吸附水分和其他极性液体，从而影响其水接触角和界面粘附能力。
2.2 表面形貌醋酸纤维素塑料的表面形貌对其表面性能也具有重要影响。
传统的醋酸纤维素塑料表面呈现出较大的颗粒性状，粗糙度较高。
这种不规则表面形貌导致了较高的表面能以及不利于光学、电学和机械性能的表现。
3. 表面改性方法针对醋酸纤维素塑料的表面性能，人们通过不同的表面改性方法进行研究，以提高其应用效果。
3.1 化学改性化学改性是通过在醋酸纤维素塑料表面引入新的官能团，改变其化学结构以改善其表面性能。
例如，一些研究表明，通过对醋酸纤维素塑料表面进行酯化、取代反应或添加辅助剂等方法，可以显著减少其表面能，提高其亲水性。
同时，还可以通过与其他功能性高分子材料进行共聚合或复合改性，以改善醋酸纤维素塑料的力学性能和耐候性能。
3.2 物理改性物理改性是通过改变醋酸纤维素塑料的表面形貌和结构来改善其表面性能。
PBO_纤维表面改性处理的研究进展
表面技术第53卷第1期PBO纤维表面改性处理的研究进展杨超杰，吴喜娜，魏浩，王国军*（哈尔滨工程大学 青岛创新发展基地，山东 青岛 266000）摘要：聚对苯撑苯并二噁唑（PBO）纤维因其比强度高、比模量高、耐热性好、阻燃性好以及优异的介电性能，现已在安全防护、建筑汽车等领域得到广泛应用。
由于PBO纤维表面光滑、化学惰性，导致其与基体树脂界面结合差，进一步影响复合材料的整体性能，这大大限制了PBO纤维优异综合性能的发挥，所以对PBO纤维表面进行改性处理显得尤为重要。
介绍了近年来国内外针对PBO纤维不同表面改性方法及对应复合材料性能改善程度的研究进展，从PBO纤维改性方法的分类入手，阐述了各种方法的基本原理。
通过对这些处理方法的比较，阐述了国内PBO纤维表面改性的研究进展，指出了国内外在PBO纤维表面改性处理上的差距，为未来的发展方向提供了参考。
PBO纤维表面改性方法包括化学刻蚀法、等离子体处理、表面涂层法、化学接枝法、紫外刻蚀法、上浆剂处理等。
各种改性技术各有利弊，在选择改性方法时，理应考虑达到工艺快捷有效、经济环保和无损纤维性能等指标。
未来，在PBO纤维表面改性的处理方法领域，将逐步向绿色环保的上浆剂处理方向发展。
关键词：聚对苯撑苯并二噁唑纤维；表面改性；界面；复合材料中图分类号：TB34 文献标志码：A 文章编号：1001-3660(2024)01-0048-08DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2024.01.004Research Progress on Surface Modification of PBO FiberYANG Chaojie, WU Xina, WEI Hao, WANG Guojun*(Qingdao Innovation and Development Base, Harbin Engineering University, Shandong Qingdao 266000, China)ABSTRACT: PBO fiber has become the ultimate choice in many fields because of its high specific strength, high specific modulus, good heat resistance, good flame retardant and excellent dielectric properties, and has been widely used in aerospace, national defense weapons, safety protection, construction and automobile fields. Because the surface of PBO fiber is smooth and chemically inert, the interface between PBO fiber and matrix resin is poor, which further affects the overall performance of the composite material, and greatly limits the play of the excellent comprehensive performance of PBO fiber, so it is particularly important to modify the surface of PBO fiber. In this paper, the research progress of different surface modification methods of PBO fibers and the improvement of composite properties in recent years were reviewed. Surface modification was mainly made to change the chemical composition and structure of the surface, improve the number of polar groups and reactive groups;change the surface morphology, improve the roughness and specific surface area; increase the surface free energy and improve the surface wettability. All the above modification effects must minimize the negative effects on the bulk properties of fibers.Finally, it was pointed out that the current surface treatment methods of PBO fibers were still insufficient, and it was necessary收稿日期：2022-12-15；修订日期：2023-04-03Received：2022-12-15；Revised：2023-04-03引文格式：杨超杰, 吴喜娜, 魏浩, 等. PBO纤维表面改性处理的研究进展[J]. 表面技术, 2024, 53(1): 48-55.YANG Chaojie, WU Xina, WEI Hao, et al. Research Progress on Surface Modification of PBO Fiber[J]. Surface Technology, 2024, 53(1): 48-55.*通信作者（Corresponding author）第53卷第1期杨超杰，等：PBO纤维表面改性处理的研究进展·49·and urgent to find a green and efficient modification method. In recent years, with the development of fiber surface modification technology, PBO fiber modification methods have been fully developed, and the corresponding application fields have been expanded. In this paper, the different surface modification methods of PBO fiber and the improvement of the properties of composite materials were introduced. Starting from the classification of PBO fiber modification methods, the basic principles of each method were expounded, and the advantages and disadvantages of each method and the scope of application were clarified.Based on six modification methods, the surface modification methods of PBO fiber at home and abroad were investigated. By comparing these treatment methods, the research progress of PBO fiber surface modification at home and abroad was confirmed, the gap between domestic and foreign PBO fiber surface modification treatment was clear, and the future development direction was pointed out. PBO fiber surface modification methods include chemical etching, plasma treatment, surface coating, chemical grafting, ultraviolet etching, and sizing agent treatment. Each modification technology has its own advantages and disadvantages.When selecting a modification method, it is required to consider the fast and effective process, economic and environmental protection and non-destructive fiber properties. The surface treatment method of sizing agent can meet the above requirements.In recent years, the introduction of active nanoparticles such as graphene oxide, carbon nanotubes and silica into sizing agents to improve interface adhesion has become a research focus. The prepared nanocomposites not only have stronger interface, but also show many attractive functions, such as photothermal conversion, interface self-healing, etc. In addition, as a non-damaging method, surface sizing is an ideal method to achieve uniform UV shielding or light absorption ability on the surface of PBO fiber, which can effectively reduce UV intensity and block UV irradiation. In the future, in surface modification treatment of PBO fiber, the direction of environmental protection sizing agent treatment will be gradually developed.KEY WORDS: poly(p-phenylene-2,6-benzoxazole) fiber; surface modification; interface; composite materials聚对苯撑苯并二 唑（PBO）纤维因其优异的性能，特别是突出的力学性能、热稳定性、低密度，成为一种很有前途的增强先进复合材料的有机纤维之王[1]。
纤维素纳米晶表面功能化改性及其性能研究
纤维素纳米晶表面功能化改性及其性能研究梁涛;王玮;张佰开;白绘宇【摘要】采用原位溶剂交换且绿色环保的方法将L-苹果酸(MA)对纤维素纳米晶(CNC)进行表面改性,制备一种酯化CNC.通过红外光谱(FT-IR)和13C核磁共振(13C-NMR)证明了L-苹果酸成功的接枝到了CNC的表面;X-射线衍射(XRD)和热重(TGA)分析表明,L-苹果酸未破环CNC的晶体结构,且CNC的热分解温度由185℃上升到224℃,改性后CNC的热稳定性得到了提高.同时,也初步探讨和分析其对聚乙烯醇(PVA)基体性能影响.【期刊名称】《纤维素科学与技术》【年(卷),期】2017(025)003【总页数】7页(P39-45)【关键词】纤维素纳米晶;L-苹果酸;表面改性;聚乙烯醇【作者】梁涛;王玮;张佰开;白绘宇【作者单位】江南大学合成与生物胶体教育部重点实验室化学与材料工程学院,江苏无锡 214122;江南大学合成与生物胶体教育部重点实验室化学与材料工程学院,江苏无锡 214122;江南大学合成与生物胶体教育部重点实验室化学与材料工程学院,江苏无锡 214122;江南大学合成与生物胶体教育部重点实验室化学与材料工程学院,江苏无锡 214122【正文语种】中文【中图分类】O636.11纳米纤维素由于符合材料发展的高性能化、功能化和精细化的发展趋势，已成为纤维素科学和技术领域的最具发展潜力的材料[1]。
根据材料来源和形态结构的差异，纳米纤维素可分成不同的种类[2]。
其中纤维素纳米晶（cellulose nanocrystals, CNC）由于制备方法较简单，生产成本较低，因而受到了广泛的重视。
CNC除保持了纤维素质轻、可降解、生物相容和可再生等特性，还具有优异的机械性能和大的比表面积[3-4]，使其在造纸、包装、食品、化妆品、医学等方面得到了广泛应用[5-6]。
虽然CNC的大分子链上含有大量的羟基官能团，但其化学反应的可及度低，这一特性限制了 CNC功能性及其应用范围，因此就需要对CNC进行化学改性[7]。
纳米纤维素表面烷基化特性的研究
纳米纤维素表面烷基化特性的研究
纳米纤维素是一种新型的材料，具有较高的比表面积和机械性能，在多个领域中有着广泛的应用前景。
然而，其表面化学性质较为活泼，易受到水、氧等环境因素的影响。
因此，表面化学修饰是提高纳米纤维素应用性能的关键。
烷基化是一种常用的纳米纤维素表面修饰方法，其可通过与纳米纤维素表面进行相互作用，增强其机械性能、疏水性能和化学稳定性。
烷基化过程可以利用烷基试剂，如氯化烷基，与纳米纤维素表面羟基部分发生反应，使其表面形成烷基化层。
烷基化的程度和性质将直接影响最终修饰后的纳米纤维素的物理和化学性质。
一些研究表明，纳米纤维素表面烷基化的程度影响纳米纤维素的疏水性能及耐水性。
例如，纳米纤维素表面烷基化程度增强，其亲水性下降，疏水性增强。
这些改性后的纳米纤维素可应用于各种领域，如生物医学制品、食品、布料和纸制品等。
另一方面，研究表明，不同来源和制备方法的纳米纤维素对烷基试剂的反应情况也具有较大差异，不同来源和制备方法的纳米纤维素其表面羟基密度不同，纳米纤维素表面烷基化原理也不尽相同。
总之，纳米纤维素表面烷基化是一种重要的纳米纤维素表面修饰方法。
通过对其程度和性质的控制，可以实现对其疏水化、耐水性等方面的调控，扩大其在不同领域的应用范围。
同时，
不同来源和制备方法的纳米纤维素其表面烷基化特性也存在差异，在研究和应用过程中需要注意。
纳米纤维素改性及其应用研究进展
纳米纤维素改性及其应用研究进展随着科技的不断发展，纳米技术已经成为了现代科学的一个热门领域。
纳米纤维素是其中重要的研究方向之一。
纳米纤维素由许多小的纤维素晶胞合并而成，因其具有生物可降解、生物相容性高等特点，被广泛应用于药物传递、纸张生产、能源材料等领域。
同时，通过对纳米纤维素的改性可以提高其性能，拓展其应用范围，因此，纳米纤维素的改性及其应用研究成为了当前的研究热点。
一、纳米纤维素的性质与特点纳米纤维素是以纤维素为主要成分的一种生物可降解材料，其具有以下几个特点：1.生物可降解性纳米纤维素是一种天然材料，可分解为二氧化碳和水，不会对环境造成污染。
2.生物相容性由于纳米纤维素是天然材料，与生物体相容性极高，不会对生物体造成损害。
3.高比表面积纳米纤维素的比表面积很大，在材料科学和生物医学领域有很多应用。
4.具有高度的透明度纳米纤维素是非常透明的，适合制造透明材料。
二、纳米纤维素的改性方法纳米纤维素作为一种新型材料，其性能还需要通过改性方式来提高，让其更好地应用于不同领域。
目前常见的纳米纤维素改性方法有以下几种：1.化学改性化学方法是目前最常用的改性方法之一。
通过改变纳米纤维素表面的化学结构，增强其化学活性，提高纳米纤维素与其他物质的相容性。
2.物理改性物理方法通常是改变纳米纤维素的结构或物理性质，从而达到提高其性能的目的。
如超声波处理、高温处理等。
3.生物改性生物改性是通过微生物、生物酶等生物体介入作用于纳米纤维素上，改变其原有性质，提高其生物相容性和生物可降解性等。
三、纳米纤维素的应用研究进展现阶段，纳米纤维素在许多领域得到了广泛的应用。
其中，主要有以下几个领域：1.药物传递领域纳米纤维素的生物可降解、生物相容性高等特性使其在药物传递领域得到了广泛的应用。
纳米纤维素结构具有一定的孔隙度和可溶性，可被用于药物的吸附和释放等。
2.纸张生产领域纳米纤维素在纸张生产中的应用也得到了广泛的关注。
其强度和超白度的特点使其能够代替部分化学浆制作高质量的印刷纸和包装纸。
浅谈纤维素纳米纤维增强聚合物复合材料
浅谈纤维素纳米纤维增强聚合物复合材料由于纖维素纳米纤维有着比较特殊的结构以及性能特征，所以在对增强聚合物，制作复合材料方面有着十分广泛的运用。
本文主要阐述了纤维素纳米纤维的特点，以及对纤维素纳米纤维进行化学改性分析并简述纤维素纳米纤维增强聚合物的研究进展。
标签：纤维素纳米纤维;增强;复合材料一、CNF的表面化学改性CNF有着一定的纳米尺度，并且含有着数量较多的羟基，所以经常会产生团聚的情况，而且CNF和非极性聚合物的相容效果并不理想。
通过对研究CNF 进行化学改性，控制CNF表面的极性以及自由能，有效地加强了CNF和增强聚合物的相容性，制备了性能非常优秀的复合材料。
一般用到的CNF表面化学改性方式主要包括将CNF表面进行衍生化和表面接枝等。
（一）表面衍生化CNF的表面衍生化改性通常都是针对CNF中的羟基所产生的相关衍生化反应，其中，最常见的便是CNF的表面酯化和醚化改性。
和一些低分子醇类材料相同，CNF也能与酸产生反应并产生纳米纤维素酯，而和烷基化剂发生反应产生纳米纤维素醚等。
CNF的酯化改性一般包含乙酰化等，其反应过程可以在多种溶液中进行，产生相关的取代度不一的物质。
而醚化改性通常是按照对CNF 极性的需求，通过各种醚化剂的使用，使其和CNF中的羟基发生脱水成谜反应，实现减少CNF表面极性的目标。
CNF进行衍生化改性之后，表面极性大大降低，表面的羟基变为非极性基团，并且加强了CNF和非极性聚合物的反应效果以及相容性。
（二）表面枝接CNF的表面枝接改性一般都是利用游离基聚合和加成反应，来把聚合物中体积较大的分子移接到CNF中，使CNF的直接聚合物既可以拥有CNF原本优秀的特征，还能够具有合成聚合物的新特性，比如稳定性和吸水性等。
把聚己内酯在催化剂的催化下通过开环聚合反应的方式移接到CNF中，加强CNF在非极性有机溶液中的散布能力。
移接到CNF中的聚合物分子不但能为CNF提高性能活性，而且还可以在横向上产生反应，相互结合，也提高了CNF分子的结构密集性。
《2024年纤维素的改性及在废水处理中的应用研究进展》范文
《纤维素的改性及在废水处理中的应用研究进展》篇一一、引言纤维素作为一种天然的生物高分子，广泛存在于植物、微生物和动物组织中，具有优异的物理和化学性质。
近年来，随着环保意识的增强和科技的进步，纤维素的改性及其在废水处理中的应用逐渐成为研究热点。
本文旨在探讨纤维素的改性方法及其在废水处理中的应用研究进展。
二、纤维素的改性方法纤维素的改性主要分为物理改性、化学改性和生物改性三种方法。
1. 物理改性：物理改性主要是通过物理手段改变纤维素的形态、结构或表面性质，如通过机械研磨、热处理、电离辐射等方法改变纤维素的结晶度、孔隙结构和表面形态。
2. 化学改性：化学改性是通过化学试剂与纤维素分子中的羟基发生反应，引入其他官能团或改变纤维素的结构，从而改善其性能。
常见的化学改性方法包括酯化、醚化、接枝共聚等。
3. 生物改性：生物改性是利用微生物或酶对纤维素进行降解或修饰，以改善其性能。
这种方法具有环保、高效等优点，但需要较长的反应时间和较高的技术要求。
三、纤维素在废水处理中的应用纤维素及其改性产物在废水处理中具有广泛的应用，主要包括吸附、絮凝、生物载体等方面。
1. 吸附：纤维素的吸附性能主要源于其丰富的羟基和三维网状结构。
经过改性后，纤维素的吸附性能得到进一步提高，可用于去除废水中的重金属离子、有机物等污染物。
2. 絮凝：纤维素及其衍生物可以作为天然的絮凝剂，通过电性中和、网捕卷扫等作用使废水中的悬浮物、胶体等凝聚沉淀，从而降低废水的浊度和有机物含量。
3. 生物载体：纤维素具有良好的生物相容性和生物活性，可作为微生物的载体，提高微生物的附着能力和生物活性，从而强化废水处理效果。
四、研究进展近年来，纤维素的改性及其在废水处理中的应用研究取得了显著的进展。
一方面，新的改性方法不断涌现，如纳米纤维素、纤维素基复合材料等，为纤维素的应用提供了更广阔的空间。
另一方面，纤维素在废水处理中的应用领域也在不断扩大，如用于处理重金属废水、染料废水、石油化工废水等。
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性后 的纤维素仍保持着棒状 的结构 ； 硅烷偶联剂分子成功接枝在仿生矿化前后的纳米纤维素表 面； 矿化纳 米纤维素和纳 米纤维 素在偶联 剂的体积分数为 １ ． ５ 和 ２ 时结晶度有所提高 ； 改性纳米纤维素 中Ｃ与 Ｏ的原子数比为 １ ． ７ ， 而矿化后改性纳米纤维
素中 Ｃ与 ０ 的原 子数 比为 １ ． ５ ； Ｓ ｉ 、 Ｃ ａ 和 Ｐ元 素在 纤维 素基体 中分布均匀 。该仿生矿化后烷基化的三维纳 米材料可 以作 为功能 性的增 强相来 改善材料 的性 能。 关键词 ： 复合材料；纳米纤维 素； 羟基磷灰石 ；表面改性
（ 北京林业 大学材料科学与技 术学院 ， 北京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ） 摘 要 ： 为 了扩 大纳米纤维素 的应用 范围， 采用 ＫＨ一 ５ ７ ０硅烷偶联剂改性仿生矿化前后的纳米纤维素。利用原子力 显微镜 、 傅 里 叶红 外光谱 、 ｘ射线衍射光谱 以及扫描 电子显微镜一 能量散射型 ｘ 射线微 区分 析法 等手段对 复合 材料进行 表征 。结果 表 明： 改
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ Ｏ ｅ ｘ ｐ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｃ ｏ ｐ ｅ ｏ ｆ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ，ｃ ｅ ｌ ｌ ｕ ｌ ｏ ｓ ｅ ｎ ａ ｎ ｏ ｆ ｉ ｂ ｒ ｉ ｌ ｓ（ ＣＮＦ ）ｗｅ ｒ ｅ ｍｏ ｄ ｉ ｆ ｉ ｅ ｄ ｂ ｙ ｓ ｉ ｌ ａ ｎ ｅ ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ｒ ｅ ａ ｇ ｅ ｎ ｔ（ ＫＨ一
中图 分 类 号 ： ＴＱ ３ ５ 文献标志码 ： Ａ 文章 编 号 ： ２ ０ ９ ５ —２ ７ ８ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ １ １ ６ —０ ４
Ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｍｏ ｄ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｃ ｅ ｌ ｌ ｕ ｌ ｏ ｓ ｅ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ － ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｎ ａ ｎ ｏ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｉ ｓ
第 ８卷 第 ２期 ２ ０ １ ３ 年 ２ 月
中 国 科 技 论 文
ＣＨ Ｉ ＮＡ Ｓ ＣＩ Ｅ ＮＣＥＰ ＡＰ ＥＲ
Ｖ０ １ ． ８ Ｎｏ ． ２
Ｆｅ ｂ ． ２ ０ １ ３
纤 维 素 基 三 维 纳 米 材 料 表 面 改性
曲 萍 ， 白浩龙 ， 王 璇 ， 张 力 平
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