改性纤维素膜研究
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4、3 聚丙烯腈/醋酸纤维素（PAN/CA） 共混超滤膜的研制与改性
3、1 PAC/CA膜制备: 将LiCl溶于溶剂中，加入一定的不同比例的PAN和 CA，50℃恒温溶解后，用相转化法制膜。 3、2 水通量和截留率测定: 用杯式超滤器。在0.1MPa的压力下，测定水通量 (J)。用0.1％的BSA溶液测定截留率(R)。 3、3 PAN/CA膜的水解改性: 分别用不同浓度的NaOH的乙醇溶液和硫酸溶液对 共混膜进行水解改性，比较不同的水解改性剂和不同水 解时间对膜性能的影响。
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五、结语
由于膜广泛应用于人们的生产和生活中，纤维 素作为制膜材料，对其进行优化具有非常大的前 景，目前，正有不少人对其进行不懈的研究，相信 不久的将来，定会有很大的收获。
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二、纤维素的分子结构
纤维素(Cellulose)是一种天然高分子化合 物，是由若干个葡萄糖彼此以β -1,4-苷键连接 而成的线型分子，其分子结构式(C6H10O5)n为：
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三、纤维素改性反应概述
这些反应包括酯化反应、醚化反应和接枝共 聚反应。 反应主要取决于两个因素：(1)纤维素葡萄糖 基环上游离羟基的反应活性；(2)反应物到达纤 维素分子上羟基的可及度，即反应物接近羟基的 难易程度。由于固态的纤维素使大部分高反应羟 基封闭在晶区内,所以在反应前,须对纤维素进行 物理或化学处理。
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结果表明: (1)加有氯化锂(LiCI)的二甲基乙酰胺(DMAC) 是PAN/CA共混体系的良溶剂． (2)当聚合物的质量分数为14％，PAN/CA共混 比为50/50时，所制得的共混超滤膜的性能较好。 (3)对共混超滤膜进行水解改性的实验发现: 膜的截留率上升，水通量下降。 (4)用酱油、药酒为料液的超滤实验表明：共 混膜和水解改性膜的耐污染性能优于聚丙烯腈 (PAN)、聚砜(PS)和磺化聚砜(SPS)膜。
4、2
改性羧甲基纤维素膜的制备及 其在氨氮废水处理中的应用
以FeCl3改性羧甲基纤维素(CMC)使得水溶性 CMC膜改性为疏水性阳离子交换膜CMC-Fe。 该膜能稳定存在于酸碱溶液中，用扫描电镜观察 ห้องสมุดไป่ตู้表面形态，IR分析表明改性羧甲基纤维素中的 COOH吸收峰发生了位移，将其应用于电渗析去除 高浓度氨氮废水的处理中，结果表明，该膜对氨氮 的选择透过性较好，能有效地去除水中氨氮，去除 率可达90%。
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3、1 醚化、酯化衍生物种类
衍生物种类 名称 羟甲基纤维素(CMC) 磺酸乙基纤维素(SEC) 羧甲基羟乙基纤维素(HECMC) 羟丙基甲基纤维素(HPMC)等 乙基纤维素(EC)
水溶性纤维素醚
有机溶性纤维素醚 氰乙基纤维素(CEC) 纤维素硝酸酯 纤维素酯 乙酸纤维素 醋酸纤维素等
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3、1、1
醚化反应
例如：羟丙基乙基纤维素：
纤维素本身的结构发生了改变
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3、2
接枝共聚反应
改性纤维素虽然比纤维素有了较为明显的 优点，但其相对分子质量增加不多，从而使其 强度、黏度等性质受到了一定的限制。而改性 纤维素的接枝共聚是对纤维素进行改性的另一 种重要方法，此种方法是在保留纤维素固有的 优点不被破坏的同时赋予其新的性能。 以下是两种主要的接枝反应：自由基聚合 和离子型接枝共聚。
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四、改性纤维素膜的应用举例
1.亚砜基改性纤维素膜的S02气体渗透 部 分 有 关 的 文 献 报 道
性能研究
2. 改性羧甲基纤维素膜的制备及 其在氨氮废水处理中的应用 3. 聚丙烯腈/醋酸纤维素共混超滤膜 的研制与改性
4. 改性纤维素和壳聚糖共混膜的制备 及性能研究
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4、1
亚砜基改性纤维素膜的S02气体渗透 性能研究
1、1首先通过沉淀凝胶法制备用于改性反应的纤维素 膜： 将纤维素加入水含量13.3％(wt)的剂N-甲基吗 啉N-氧化(NMMO)中，80℃下搅拌溶解，制得浓度 为10%-15％(wt)纤维素铸膜液。用刮刀将铸膜液 刮在洁净的玻璃板上，经过几分钟真空蒸发后浸入 25℃的水浴中，充分凝胶后得到厚度为100μ m左右 的均质膜，清洗、干燥备用。 1、2物理改性： 将制得的纤维素膜浸入DMSO中浸泡24 h。
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4、4 改性纤维素和壳聚糖共混膜的制备 及性能研究
(1)取一定质量羟乙基纤维素粉和壳聚糖,混合均匀; (2)加入到一定体积的2％ 醋酸溶液中，机械搅拌一 定时间至完全溶解后，抽真空脱泡，静置至均匀透明 溶液。 (3)将均匀透明无泡溶液直接在板上流延成型，放入 烘箱(烘干时间不宜过长)； (4)再用稀碱溶液浸泡处理，最后在一定温度下干燥, 即可制得羟乙基纤维 素／壳聚糖混合膜。 结果表明：HEC／CS共混膜具有好的抗菌性。
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3、2、1 自由基聚合
例如：原子自由基转换(ATRP)接枝
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3、2、2 离子型接枝共聚
纤维素的离子型接枝共聚可分为阳离子引发 接枝与阴离子引发接枝。阳离子引发接枝是采用 BF3或TiCl4等金属卤化物和微量的催化剂如痕量 的水或盐酸，通过形成纤维素正碳离子而进行接 枝共聚；阴离子引发接枝则是根据Michael 反应 原理，由纤维素与氨基钠、甲醇碱金属盐等作用形 成醇盐，再与乙烯基单体反应，所用单体有丙烯 腈、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯腈等。
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改性纤维素膜研究
专业：分析化学 姓名： 陈 佩
主要内容框架
背景 纤维素的分子结构 纤维素的改性反应 改性纤维素膜的应用举例 参考文献
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一、背景
纤维素是地球上最丰富的、可再生的天然资源 具有价廉、可降解、对环境不产生污染等特点。因 此世界各国都十分重视对纤维素的研究与开发。 由于纤维素的结构特性决定了纤维素不能在水 和一般有机溶剂中溶解，也缺乏热可塑性。这对其 成形加工极为不利，因此常对其进行化学改性。 且改性后纤维素用来制备环境响应型智能膜， 大大扩大了纤维素膜的应用范围，提高了效率。
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1、4 性能测试
改性前后膜的结构:进过X射线衍射分析，改性反应并未 造成膜的结晶度的变化；通过对膜横断面进行电镜分 析，改性前后膜的致密结构并未改变，这说明改性后膜 气体渗透性能的改变是由纤维素性质变化导致的而不是 由膜物理结构变化引起的。 膜气体渗透性能研究: 测得SO2在膜水中渗透的方式为 “溶解扩散”， SO2在DMSO中的溶解度比在水中大，但 经物理法改性的膜中DMSO随时间逐渐减少，化学改性则 不然。 结果表明改性后纤维素膜仍为致密结构，SO2的渗透性 能及其对N2的分离性能明显提高，其中改性液中添加二甲 基亚砜的均相化学加成反应所得的改性膜具有较好的SO2 Company Logo 渗透稳定性。
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1、3化学改性： 乳浊液加成法:
5mL苯基乙烯基亚 砜、25mL 15％ NaOH水溶液 前面制备好的膜 30℃下反应20h
均相加成法:
5mL苯基乙烯基亚砜 、25mL15％NaOH水溶 液、25mLDMSO 前面制备好的膜 30℃下反应72h
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两种方法比较： 乳状液改性方法：由于改性反应所用的混合液是 一种乳状液，苯基乙烯基亚砜在膜内分布不均， 反应过程中纤维素膜的某些部分富集，导致反应 不均匀，使得纤维素膜在反应中出现不规则的皱 缩变形，导致机械强度的下降，易破裂。 均相加成法：避免了以上的缺点，且有良好的 SO2渗透性。
4、3 聚丙烯腈/醋酸纤维素（PAN/CA） 共混超滤膜的研制与改性
3、1 PAC/CA膜制备: 将LiCl溶于溶剂中，加入一定的不同比例的PAN和 CA，50℃恒温溶解后，用相转化法制膜。 3、2 水通量和截留率测定: 用杯式超滤器。在0.1MPa的压力下，测定水通量 (J)。用0.1％的BSA溶液测定截留率(R)。 3、3 PAN/CA膜的水解改性: 分别用不同浓度的NaOH的乙醇溶液和硫酸溶液对 共混膜进行水解改性，比较不同的水解改性剂和不同水 解时间对膜性能的影响。
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五、结语
由于膜广泛应用于人们的生产和生活中，纤维 素作为制膜材料，对其进行优化具有非常大的前 景，目前，正有不少人对其进行不懈的研究，相信 不久的将来，定会有很大的收获。
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二、纤维素的分子结构
纤维素(Cellulose)是一种天然高分子化合 物，是由若干个葡萄糖彼此以β -1,4-苷键连接 而成的线型分子，其分子结构式(C6H10O5)n为：
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三、纤维素改性反应概述
这些反应包括酯化反应、醚化反应和接枝共 聚反应。 反应主要取决于两个因素：(1)纤维素葡萄糖 基环上游离羟基的反应活性；(2)反应物到达纤 维素分子上羟基的可及度，即反应物接近羟基的 难易程度。由于固态的纤维素使大部分高反应羟 基封闭在晶区内,所以在反应前,须对纤维素进行 物理或化学处理。
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结果表明: (1)加有氯化锂(LiCI)的二甲基乙酰胺(DMAC) 是PAN/CA共混体系的良溶剂． (2)当聚合物的质量分数为14％，PAN/CA共混 比为50/50时，所制得的共混超滤膜的性能较好。 (3)对共混超滤膜进行水解改性的实验发现: 膜的截留率上升，水通量下降。 (4)用酱油、药酒为料液的超滤实验表明：共 混膜和水解改性膜的耐污染性能优于聚丙烯腈 (PAN)、聚砜(PS)和磺化聚砜(SPS)膜。
4、2
改性羧甲基纤维素膜的制备及 其在氨氮废水处理中的应用
以FeCl3改性羧甲基纤维素(CMC)使得水溶性 CMC膜改性为疏水性阳离子交换膜CMC-Fe。 该膜能稳定存在于酸碱溶液中，用扫描电镜观察 ห้องสมุดไป่ตู้表面形态，IR分析表明改性羧甲基纤维素中的 COOH吸收峰发生了位移，将其应用于电渗析去除 高浓度氨氮废水的处理中，结果表明，该膜对氨氮 的选择透过性较好，能有效地去除水中氨氮，去除 率可达90%。
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3、1 醚化、酯化衍生物种类
衍生物种类 名称 羟甲基纤维素(CMC) 磺酸乙基纤维素(SEC) 羧甲基羟乙基纤维素(HECMC) 羟丙基甲基纤维素(HPMC)等 乙基纤维素(EC)
水溶性纤维素醚
有机溶性纤维素醚 氰乙基纤维素(CEC) 纤维素硝酸酯 纤维素酯 乙酸纤维素 醋酸纤维素等
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3、1、1
醚化反应
例如：羟丙基乙基纤维素：
纤维素本身的结构发生了改变
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3、2
接枝共聚反应
改性纤维素虽然比纤维素有了较为明显的 优点，但其相对分子质量增加不多，从而使其 强度、黏度等性质受到了一定的限制。而改性 纤维素的接枝共聚是对纤维素进行改性的另一 种重要方法，此种方法是在保留纤维素固有的 优点不被破坏的同时赋予其新的性能。 以下是两种主要的接枝反应：自由基聚合 和离子型接枝共聚。
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四、改性纤维素膜的应用举例
1.亚砜基改性纤维素膜的S02气体渗透 部 分 有 关 的 文 献 报 道
性能研究
2. 改性羧甲基纤维素膜的制备及 其在氨氮废水处理中的应用 3. 聚丙烯腈/醋酸纤维素共混超滤膜 的研制与改性
4. 改性纤维素和壳聚糖共混膜的制备 及性能研究
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4、1
亚砜基改性纤维素膜的S02气体渗透 性能研究
1、1首先通过沉淀凝胶法制备用于改性反应的纤维素 膜： 将纤维素加入水含量13.3％(wt)的剂N-甲基吗 啉N-氧化(NMMO)中，80℃下搅拌溶解，制得浓度 为10%-15％(wt)纤维素铸膜液。用刮刀将铸膜液 刮在洁净的玻璃板上，经过几分钟真空蒸发后浸入 25℃的水浴中，充分凝胶后得到厚度为100μ m左右 的均质膜，清洗、干燥备用。 1、2物理改性： 将制得的纤维素膜浸入DMSO中浸泡24 h。
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4、4 改性纤维素和壳聚糖共混膜的制备 及性能研究
(1)取一定质量羟乙基纤维素粉和壳聚糖,混合均匀; (2)加入到一定体积的2％ 醋酸溶液中，机械搅拌一 定时间至完全溶解后，抽真空脱泡，静置至均匀透明 溶液。 (3)将均匀透明无泡溶液直接在板上流延成型，放入 烘箱(烘干时间不宜过长)； (4)再用稀碱溶液浸泡处理，最后在一定温度下干燥, 即可制得羟乙基纤维 素／壳聚糖混合膜。 结果表明：HEC／CS共混膜具有好的抗菌性。
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3、2、1 自由基聚合
例如：原子自由基转换(ATRP)接枝
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3、2、2 离子型接枝共聚
纤维素的离子型接枝共聚可分为阳离子引发 接枝与阴离子引发接枝。阳离子引发接枝是采用 BF3或TiCl4等金属卤化物和微量的催化剂如痕量 的水或盐酸，通过形成纤维素正碳离子而进行接 枝共聚；阴离子引发接枝则是根据Michael 反应 原理，由纤维素与氨基钠、甲醇碱金属盐等作用形 成醇盐，再与乙烯基单体反应，所用单体有丙烯 腈、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯腈等。
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改性纤维素膜研究
专业：分析化学 姓名： 陈 佩
主要内容框架
背景 纤维素的分子结构 纤维素的改性反应 改性纤维素膜的应用举例 参考文献
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一、背景
纤维素是地球上最丰富的、可再生的天然资源 具有价廉、可降解、对环境不产生污染等特点。因 此世界各国都十分重视对纤维素的研究与开发。 由于纤维素的结构特性决定了纤维素不能在水 和一般有机溶剂中溶解，也缺乏热可塑性。这对其 成形加工极为不利，因此常对其进行化学改性。 且改性后纤维素用来制备环境响应型智能膜， 大大扩大了纤维素膜的应用范围，提高了效率。
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1、4 性能测试
改性前后膜的结构:进过X射线衍射分析，改性反应并未 造成膜的结晶度的变化；通过对膜横断面进行电镜分 析，改性前后膜的致密结构并未改变，这说明改性后膜 气体渗透性能的改变是由纤维素性质变化导致的而不是 由膜物理结构变化引起的。 膜气体渗透性能研究: 测得SO2在膜水中渗透的方式为 “溶解扩散”， SO2在DMSO中的溶解度比在水中大，但 经物理法改性的膜中DMSO随时间逐渐减少，化学改性则 不然。 结果表明改性后纤维素膜仍为致密结构，SO2的渗透性 能及其对N2的分离性能明显提高，其中改性液中添加二甲 基亚砜的均相化学加成反应所得的改性膜具有较好的SO2 Company Logo 渗透稳定性。
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1、3化学改性： 乳浊液加成法:
5mL苯基乙烯基亚 砜、25mL 15％ NaOH水溶液 前面制备好的膜 30℃下反应20h
均相加成法:
5mL苯基乙烯基亚砜 、25mL15％NaOH水溶 液、25mLDMSO 前面制备好的膜 30℃下反应72h
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两种方法比较： 乳状液改性方法：由于改性反应所用的混合液是 一种乳状液，苯基乙烯基亚砜在膜内分布不均， 反应过程中纤维素膜的某些部分富集，导致反应 不均匀，使得纤维素膜在反应中出现不规则的皱 缩变形，导致机械强度的下降，易破裂。 均相加成法：避免了以上的缺点，且有良好的 SO2渗透性。
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亚砜基改性纤维素膜的SO2气体渗透性能研究
中图 分 类 号 ：０６ ８２ ：Ｔ ２ ． ４． ２ Ｑ０ ８ ８ 文献标识码：Ａ
Ｓ０２Ｐｅ ｍ ｅ ｔｏ ｒ ｏ ｍ ａ ｃ ｆＳｕｌｏ ｉ ｓ ｏ ｆｅ ｌｕ ｏ ｅＭ ｅ ｂ ａ ｒ ａ ｉ ｎ Ｐｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｏ ｆ ｘ ｄｅＢａ ｅＭ ｄｉ ｄ Ｃｅｌ ｌ ｓ ｍ ｒ ｎｅ ｉ
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醋酸纤维素塑料的化学改性及性能改善研究
醋酸纤维素塑料的化学改性及性能改善研究醋酸纤维素（Cellulose Acetate，简称CA）是一种常见的生物基塑料，具有良好的可再生性、生物降解性和可溶性等特点。
然而，由于醋酸纤维素本身存在的一些缺陷，限制了其在一些特殊应用领域的广泛应用。
因此，对醋酸纤维素进行化学改性已成为提高其性能的重要途径。
本文将围绕醋酸纤维素塑料的化学改性和性能改善展开讨论。
一、醋酸纤维素塑料的化学改性方法1. 乙酸酐化乙酸酐化是常用的醋酸纤维素化学改性方法之一，其过程是通过将醋酸与醋酸纤维素反应，使纤维素亲水性增强，降低分子量，从而改善纤维素的可加工性和生物降解性。
2. 硝化硝化是将醋酸纤维素暴露在硝酸等强酸条件下，使其发生硝化反应，引入硝基基团。
硝基纤维素具有优异的透明性、热稳定性和高拉伸强度。
此外，硝化醋酸纤维素还可以通过还原反应制备硝基纤维素炸药。
3. 丙酮法丙酮法是将醋酸纤维素置于丙酮等溶剂中，通过丙酮的脱去乙酸酐来改性化合物。
丙酮法改性后的纤维素具有更好的溶解性和可加工性，适用于制备纤维素膜和纤维素纸。
二、醋酸纤维素塑料性能改善研究1. 强度增强醋酸纤维素塑料在其改性过程中，可以引入一些增强材料，如纳米纤维素、纳米氧化硅等，通过增强材料的加入，提高纤维素塑料的力学强度和抗拉强度。
2. 耐热性改善醋酸纤维素本身的熔点较低，容易在高温下熔化和分解。
为了提高醋酸纤维素塑料的耐热性，可以采用添加剂的方法，如纳米氧化硅、纳米二氧化硅等，这些添加剂能够有效地提高醋酸纤维素塑料的热稳定性和耐热性。
3. 生物降解性改善醋酸纤维素塑料具有良好的生物降解性，然而，其降解速度较慢。
为了改善醋酸纤维素塑料的生物降解性，可以通过添加生物降解剂等方法来加速其降解过程，从而减少对环境的污染。
4. 可加工性改善醋酸纤维素塑料的可加工性较差，常常需要高温和高压条件下进行加工。
为了改善其可加工性，可以采用增塑剂的方法，如环氧化醋酸酯等，这些增塑剂能够在一定程度上提高醋酸纤维素塑料的可塑性和可加工性。
细菌纤维素的制备及改性研究
向基础培养基中添加适量的烟酰胺、乙醇、木素磺化盐、琼脂、聚多糖、 醋酸和柠檬酸等可以提高ＢＣ的产量ｆ４㈣１６】【７】ｆ８１。
Ｓ．Ｋｅｓｈｋ等研究了培养基中加入木素磺化盐对ＢＣ产量和结构性质的影响
｜９１１ｌｏ］。
２
第一章前言
Ｔｏｎｏｕｃｈｉ等人发现在木酯杆菌生产纤维素的过程中加入少量的纤维素 酶可以提高纤维素的产量…】。
保密 口，在
不保密丑／
年解密后适用于本声明。
论文作者签名：荫缎
日期：多矽年占月／口日
刷磴辄 衣年
醐：玉７年乡月／。日
（本声明的版权归青岛火学所有，未经许可，任何单位及任何个人不得擅自
第一章前言
第一章前言
纤维素是自然界中存在量极其丰富且具有生物可降解性的生物合成高 分子材料，这种可再生资源与人类的衣食住行关系非常密切。它不仅是纺织 工业和造纸工业的主要原料，而且还可以用来制造新型高性能功能材料和高 分子复合材料，在许多技术领域中发挥重要作用。当今世界面临人口、资源、 环境和粮食四大问题的情况下，大力开发取之不尽用之不竭的天然高分子材 料造福人类，具有重要战略意义。因此纤维素一直是人们研究的热点。
论文作者签名：芦馨般
日期：名矽年多月ｐ日
学位论文知识产权权属声明
本人在导师指导下所完成的学位论文及相关的职务作品，知识产权归属 学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果 时，署名单位仍然为青岛大学。
本位论文属于：
学位论文独创性声明
学位论文独创－胜声明
本人声明，所呈交的学位论文系本人在导师指导下独立完成的研究成果。 文中依法引用他人的成果，均已做出明确标注或得到许可。论文内容未包含 法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果，也不包含本人已用于其他学 位申请的论文或成果。
Ｓ．Ｋｅｓｈｋ等研究了培养基中加入木素磺化盐对ＢＣ产量和结构性质的影响
｜９１１ｌｏ］。
２
第一章前言
Ｔｏｎｏｕｃｈｉ等人发现在木酯杆菌生产纤维素的过程中加入少量的纤维素 酶可以提高纤维素的产量…】。
保密 口，在
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年解密后适用于本声明。
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日期：多矽年占月／口日
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（本声明的版权归青岛火学所有，未经许可，任何单位及任何个人不得擅自
第一章前言
第一章前言
纤维素是自然界中存在量极其丰富且具有生物可降解性的生物合成高 分子材料，这种可再生资源与人类的衣食住行关系非常密切。它不仅是纺织 工业和造纸工业的主要原料，而且还可以用来制造新型高性能功能材料和高 分子复合材料，在许多技术领域中发挥重要作用。当今世界面临人口、资源、 环境和粮食四大问题的情况下，大力开发取之不尽用之不竭的天然高分子材 料造福人类，具有重要战略意义。因此纤维素一直是人们研究的热点。
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本人声明，所呈交的学位论文系本人在导师指导下独立完成的研究成果。 文中依法引用他人的成果，均已做出明确标注或得到许可。论文内容未包含 法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果，也不包含本人已用于其他学 位申请的论文或成果。
改性纤维素类絮凝剂的制备和应用研究进展
林联君等［19］以2,3-环氧丙基三甲基氯化铵、 氯乙酸和小麦秸秆纤维素为原材料，采用微波辐射 法合成了一种两性离子型纤维素絮凝剂,絮凝性能 试验表明，两性离子型纤维素絮凝剂在pH值为8, 温度为30 益下，絮凝剂投加量为3.5 g/L时，对污 水的透光率可达到70%以上。吴婧国以十六烷基三 甲基漠化铵为醚化剂、聚丙烯酰胺为助凝剂合成改 性稻壳类絮凝剂用于污水处理，对COD的去除率 达到70%,改性稻壳类絮凝剂通过电中和作用与 吸附架桥作用使原水中的胶体和悬浮物颗粒聚集， 形成絮体沉淀下来，从而起到去除污染物的作用。
岳弈君［7］以N-乙烯基甲酰胺、丙烯腈和羧甲 基纤维素为原料合成了羧甲基纤维素接枝聚脒，此 目标高分子聚合物拥有五元环状骨架，可用来作为 新型絮凝剂替代现有的聚丙烯酰胺；羧甲基纤维素
基金项目：甘肃省科技厅2017年创新基地和人才计划(第二至第六批)项目(17CX2JA016)；甘肃省科技厅2018年甘肃省科技计划(技术创 新引导计划第六批)项目(18CX6JA024)
•7-
INDUSTRIAL WATER & WASTEWATER
工业用水与废水
Vol.52 No. 3 Jun., 2021
度去除率为 85.0%。 1.4改性稻壳、秸秆纤维素絮凝剂
目前，稻壳、秸秆一般被用作造纸、燃料、活 性炭、饲料、建筑的原料，利用率非常低。淀粉、 壳聚糖等在天然高分子絮凝剂领域研究的较多，而 稻壳、秸秆类絮凝产品较少。
稻壳、秸秆是农作物废弃物，以农作物废弃物 为原料合成絮凝剂，将其变废为宝，以废治废，是 未来可持续发展的需要。 1.5改性树材纤维素絮凝剂
树材纤维素是自然界最丰富的纤维素材料资源 之一。树材纤维素本身含有负电基团，含有大量的 邻苯二酚基和自由酚羟基，与重金属离子容易发生 螯合作用，在污水处理过程中可有效处理重金属离 子。改性树材纤维素絮凝剂的制备一般采用纤维板 材和树皮作为反应原料。
岳弈君［7］以N-乙烯基甲酰胺、丙烯腈和羧甲 基纤维素为原料合成了羧甲基纤维素接枝聚脒，此 目标高分子聚合物拥有五元环状骨架，可用来作为 新型絮凝剂替代现有的聚丙烯酰胺；羧甲基纤维素
基金项目：甘肃省科技厅2017年创新基地和人才计划(第二至第六批)项目(17CX2JA016)；甘肃省科技厅2018年甘肃省科技计划(技术创 新引导计划第六批)项目(18CX6JA024)
•7-
INDUSTRIAL WATER & WASTEWATER
工业用水与废水
Vol.52 No. 3 Jun., 2021
度去除率为 85.0%。 1.4改性稻壳、秸秆纤维素絮凝剂
目前，稻壳、秸秆一般被用作造纸、燃料、活 性炭、饲料、建筑的原料，利用率非常低。淀粉、 壳聚糖等在天然高分子絮凝剂领域研究的较多，而 稻壳、秸秆类絮凝产品较少。
稻壳、秸秆是农作物废弃物，以农作物废弃物 为原料合成絮凝剂，将其变废为宝，以废治废，是 未来可持续发展的需要。 1.5改性树材纤维素絮凝剂
树材纤维素是自然界最丰富的纤维素材料资源 之一。树材纤维素本身含有负电基团，含有大量的 邻苯二酚基和自由酚羟基，与重金属离子容易发生 螯合作用，在污水处理过程中可有效处理重金属离 子。改性树材纤维素絮凝剂的制备一般采用纤维板 材和树皮作为反应原料。
丙烯酸／醋酸纤维素超滤膜的改性及制备
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ａｃｅｔａｔｅ （ ＣＡ） ｉｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ ｒｅｓｉｎ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ
. All Rights
Reserved.
ａｎｄ ａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ ａｎｈｙｄｒｉｄｅ． Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ａｃｅｔａｔｅ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ａｓ ａ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌ ｉｎ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｄｕｅ
描电镜对改性前后的醋酸纤维素膜的形貌结构、组成及其润湿性能进行表征与分析，并通过力学性能测试及透
过性测试，考察改性后醋酸纤维素膜的机械强度及透过性的变化。 结果表明：醋酸纤维素接枝丙烯酸单体后，醋
酸纤维素膜的亲水性、机械性能及渗透性明显改善，而正硅酸乙酯的添加使得膜的孔洞数量增加，截留率略有下
降，膜水通量显著提高。
关键词：丙烯酸；醋酸纤维素；亲水性；正硅酸乙酯；水通量
中图分类号：ＴＱ０２８．８ 文献标志码：Ａ 文章编号：２０９６－１３５９（２０１７）０１－００９０－０７
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ａｃｅｔａｔｅ
ｕｌｔｒａｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｍｅｍｂｒａｎｅ
ｍｅｍｂｒａｎｅ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ． Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｄｄｉｎｇ ｏｆ ｅｔｈｙｌ ｓｉｌｉｃａｔｅ ， ｔｈｅ ｐｏｒｅ ｎｕｍｂｅｒｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｆｌｕｘ ｏｆ
ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ａｃｅｔａｔｅ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｉｍｐｒｏｖｅｄ． Ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ａｃｅｔａｔｅ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｓｌｉｇｈｔｌｙ．
纤维素改性处理的研究进展_王天佑
［21 ］
。其中以表面吸附， 液氨改性应用最
刚开始对天然纤维素的物理改性是微粉化和薄 膜化， 后来为了应用于吸附材料， 球化改性及各种球 化改性的方法也慢慢被提出。郝红英等 利用植物 的秸秆，通过高压蒸汽闪爆技术、 稀碱蒸煮等方法制 出有一定 α 纤维素含量的秸秆基纤维素， 对产物进 2+ 行碱化、 醚化和胺基亲核取代， 得到了可以吸附 Cu 和 Cd 等重金属离子的乙二胺螯合植物秸秆纤维 素， 通过研究得出， 可以用蒸汽闪爆来钝化天然植物 秸秆纤维素。Lidija 等 在纤维表面通过吸附 CMC 来引进羧基， 从而制备出了一种新的吸附材料， 试验 结果表明， 相对分子质量高的 CMC 首先被吸附， 并 ， 50% 且棉纤维总电荷量会大幅度地提高 可以提高 左右， 从而使产品的吸附性能大大提高 。 液氨整理后纤维的天然转曲基本消除， 截面变 圆， 内腔变小， 表面平滑且光泽感强， 结晶结构略疏 散。液氨加工 克 服 了 其 他 抗 皱 整 理 加 工 的 诸 多 缺 点， 使纤维的性能得到全面提升， 并具有明显的“形 ， 状记忆性” 是多年来纤维改性的一大突破 。Dor［18 ］ nyi 等 研究表明黄麻纤维经过液氨处理以后结晶 度有所下降。纤维素的晶型由纤维素 Ⅰ 转变为纤维 素Ⅲ。通过液氨处理黄麻纤维的表观结构有了很大 的改善， 纤维表面光滑圆润、 粗细均匀， 并且改善了 提高了织物表面平整度等。 纱线粗细的均匀性，
［11 ］ ［9 ］
首先， 在天然纤维素原料中， 表面经常被半纤维 素和木质素包裹着。 因此必须要先使纤维素能够纯 净地提取出来， 把这三种组分分离开来 。 其次， 虽 然在天然纤维素的分子链 上 存 在 着 大 量 的 活 性 羟 在一定条件下可以发生氧化、 酯化、 醚化、 接枝共 基， 聚等反应， 但是由于自身的羟基之间会形成大量的 且具有较为复杂的结晶性原纤结构， 其中结晶 氢键， 区封闭了大部分的活性羟基， 也就导致了纤维素改 性反应中呈现不均一性， 产物性能的不确定性。 为 一般在改性反应前进行各 了避免这种情况的发生， 种预处理， 可以降低纤维素的聚合度、 结晶度， 让纤 从而提高纤维素的反应 维素的 可 及 度 有 所 增 加， 。 活性 1． 1 物理方法 现在试验中常见的物理预处理方法主要包括闪 爆处理、 干法、 机械粉碎、 超声波及微波处理、 蒸汽爆 炸、 氨爆炸、 溶剂交换等。 物理预处理的主要目的是 让纤维素外观结构形态变化， 例如聚集纤维的解体、 膨胀等。就目前而言， 较新且用得较多的物理方法 ［4 ］ 有闪爆处理、 超声波处理等。 张袁松等 采用闪爆碱煮联合对天然竹纤维进行脱胶处理， 在闪爆压力 NaOH 质量浓度为 保压时间为 15 min， 为 0． 8 MPa， 4 g / L， 碱煮 90 min 的条件下， 得到纤维素的占有率为 77． 16% ， 其中纤维中的半纤维素含量和木质素含量 分别下降了 41． 61% 和 31． 94% ， 而纤维素的含量却 ［5 ］ 从 40． 51% 提高到 63． 59% 。殷祥刚等 对大麻纤维 进行闪爆处理， 得出闪爆处理后的麻纤维不仅其密 其中的纤维素含量从 度和 聚 合 度 会 有 所 下 降， 52. 94% 增加 到 84． 37% 。 闪 爆 处 理 具 有 处 理 时 间 短、 无毒、 无污染、 能耗低、 效率高等优点， 受到了纺 织、 轻工、 化工等行业的关注。 唐爱民等
。其中以表面吸附， 液氨改性应用最
刚开始对天然纤维素的物理改性是微粉化和薄 膜化， 后来为了应用于吸附材料， 球化改性及各种球 化改性的方法也慢慢被提出。郝红英等 利用植物 的秸秆，通过高压蒸汽闪爆技术、 稀碱蒸煮等方法制 出有一定 α 纤维素含量的秸秆基纤维素， 对产物进 2+ 行碱化、 醚化和胺基亲核取代， 得到了可以吸附 Cu 和 Cd 等重金属离子的乙二胺螯合植物秸秆纤维 素， 通过研究得出， 可以用蒸汽闪爆来钝化天然植物 秸秆纤维素。Lidija 等 在纤维表面通过吸附 CMC 来引进羧基， 从而制备出了一种新的吸附材料， 试验 结果表明， 相对分子质量高的 CMC 首先被吸附， 并 ， 50% 且棉纤维总电荷量会大幅度地提高 可以提高 左右， 从而使产品的吸附性能大大提高 。 液氨整理后纤维的天然转曲基本消除， 截面变 圆， 内腔变小， 表面平滑且光泽感强， 结晶结构略疏 散。液氨加工 克 服 了 其 他 抗 皱 整 理 加 工 的 诸 多 缺 点， 使纤维的性能得到全面提升， 并具有明显的“形 ， 状记忆性” 是多年来纤维改性的一大突破 。Dor［18 ］ nyi 等 研究表明黄麻纤维经过液氨处理以后结晶 度有所下降。纤维素的晶型由纤维素 Ⅰ 转变为纤维 素Ⅲ。通过液氨处理黄麻纤维的表观结构有了很大 的改善， 纤维表面光滑圆润、 粗细均匀， 并且改善了 提高了织物表面平整度等。 纱线粗细的均匀性，
［11 ］ ［9 ］
首先， 在天然纤维素原料中， 表面经常被半纤维 素和木质素包裹着。 因此必须要先使纤维素能够纯 净地提取出来， 把这三种组分分离开来 。 其次， 虽 然在天然纤维素的分子链 上 存 在 着 大 量 的 活 性 羟 在一定条件下可以发生氧化、 酯化、 醚化、 接枝共 基， 聚等反应， 但是由于自身的羟基之间会形成大量的 且具有较为复杂的结晶性原纤结构， 其中结晶 氢键， 区封闭了大部分的活性羟基， 也就导致了纤维素改 性反应中呈现不均一性， 产物性能的不确定性。 为 一般在改性反应前进行各 了避免这种情况的发生， 种预处理， 可以降低纤维素的聚合度、 结晶度， 让纤 从而提高纤维素的反应 维素的 可 及 度 有 所 增 加， 。 活性 1． 1 物理方法 现在试验中常见的物理预处理方法主要包括闪 爆处理、 干法、 机械粉碎、 超声波及微波处理、 蒸汽爆 炸、 氨爆炸、 溶剂交换等。 物理预处理的主要目的是 让纤维素外观结构形态变化， 例如聚集纤维的解体、 膨胀等。就目前而言， 较新且用得较多的物理方法 ［4 ］ 有闪爆处理、 超声波处理等。 张袁松等 采用闪爆碱煮联合对天然竹纤维进行脱胶处理， 在闪爆压力 NaOH 质量浓度为 保压时间为 15 min， 为 0． 8 MPa， 4 g / L， 碱煮 90 min 的条件下， 得到纤维素的占有率为 77． 16% ， 其中纤维中的半纤维素含量和木质素含量 分别下降了 41． 61% 和 31． 94% ， 而纤维素的含量却 ［5 ］ 从 40． 51% 提高到 63． 59% 。殷祥刚等 对大麻纤维 进行闪爆处理， 得出闪爆处理后的麻纤维不仅其密 其中的纤维素含量从 度和 聚 合 度 会 有 所 下 降， 52. 94% 增加 到 84． 37% 。 闪 爆 处 理 具 有 处 理 时 间 短、 无毒、 无污染、 能耗低、 效率高等优点， 受到了纺 织、 轻工、 化工等行业的关注。 唐爱民等
表面化学法改性醋酸纤维素微滤膜
２ １ 年 ６月 ０１
Ｊ ｎ ２ １ ｕ ．０１
表 面化学法改性 醋酸纤维 素微滤 膜
邱 建华 ｈ ， 延武 。张亚 涛。张 浩勤 。刘 金盾 。 。张 ， ， ，
（． １ 广西师范大学 化学 化工学院 ， 广西 桂林 ５ １ ０ ；． ４ ０ ４ ２ 郑州大学 化工与能源学院 ， 河南 郑 州 ４ ０ ０ ） ５ ０ １
属 回收 。
１ 实验 部 分
Ｉ １ 仪 器与 试 剂 ．
ＵＶ２ ５ 型 紫 外／ 见光 分 光 光 度 仪 （ ４０ 可 日本 岛津 公 司 ）膜 分 离 性 能 评 价 仪 （ 州 水 处 理 技 术 研 究 中 ； 杭 心 ）Ｖｅｔｒ２ 立 叶变 换衰 减全 反 射 红外 光 谱 （ｒｋ ｒ ； 描 电子 显 微镜 （ ＤＡｘ Ｆ Ｉ ； ｃｏ ２傅 Ｂ ｕ ｅ）扫 Ｅ Ｅ ＱｕＡ Ａ ０ ，量 ５ ０， 京 索来 宝 有 限公 司 ）氯 化 钠 、 酸 、 己烷 和 氢 氧 化 钠 等均 为 分 析纯 ×１ 北 ； 盐 环
试 剂 ， 于广 东汕 头西 陇化 工 厂 。 购
１ ２ 实 验方 法 ． １ ２ １ 接 枝 反应 ．． 将醋 酸 纤维 素膜 用 蒸馏 水 反复 冲 洗 以除 去 吸附在 膜 上 的杂 质 ， 将洗 净 的膜 片 放在 真 空 干燥 箱 中干燥
摘
要 ： 过表面化学法 将阴离子 聚丙烯酰胺接枝 到醋酸纤维 素微滤膜上 ， 通 得到聚 电解质改性膜 。实验 研究
了阴离子 聚丙烯酰胺质量分数 、 交联剂质量分数 、 交联反应温度和反应 时间对接枝率 、 改性 膜的水通量和截 留 率 的影 响。结果表 明 ， 电解 质质 量分 数越高 、 聚 交联 剂质量分数越大 、 反应时 间越长 、 反应温度越高 ， 膜的水通 量越低而 截留率越高 。
醋酸纤维素膜
—— 改性醋酸纤维素膜的制备及应用
15 of
19
醋酸纤维素膜的应用
食品工业
乳制品加工
超滤、反渗透 牛奶的浓缩 乳清蛋白回收
果汁加工
微滤、反渗透 澄清过滤，除菌 浓缩
啤酒生产
微滤、反渗透
提高透明度 制造低度啤酒
葡萄酒提纯
超滤
提高透明度 降低酒精含量
—— 改性醋酸纤维素膜的制备及应用
16 of
19
—— 改性醋酸纤维素膜的制备及应用
7
of
19
改性醋酸纤维素膜
• 目前市场上使用的醋酸纤维素膜材料大多数为疏水性高分子材料，使 膜的表面具有很强的疏水性。为降低和控制膜污染，增加纯水通量， 我们要将膜进行改性处理。
a.共混改性
CA膜的 改性方法
b.表面接枝改性 c.涂覆改性 d.等离子改性
—— 改性醋酸纤维素膜的制备及应用
C
成膜性好 通量高
膜表面光洁 抗污染性好
经济效益高 节能减排
6
of 19
—— 改性醋酸纤维素膜的制备及应用
CA膜的发展
3 2 1 20世纪初， Brown首次将醋酸 纤维素(CA)制成 膜，并于20年代 公开发表了控制 CA膜通透性的方 法。 1960年， Loeb 和Sourirajan首次 制备了高水通量 、高脱盐率的CA 反渗透膜。 CA成 为第一代反渗透 膜材料，并且到 现在仍是主要的 反渗透膜材料。 随着膜技术不断 发展， CA不仅局 限于反渗透膜材 料， Kunst和 Sourirajant制备 了CA超滤(纳滤) 膜，使得CA在工 业，如食品、生 物化学等方面也 有使用空间。
—— 改性醋酸纤维素膜的制备及应用
4
改性软木纤维素的NaOH水溶液体系成膜性研究
维普资讯
第 ２期
邵 自强 等 ： 改 性 软 木 纤 维 素 的 Ｎ ＯＨ 溶 液 体 系 成 膜 性研 究 ａ 水
９
高 压蒸汽 闪爆 系统，由北京 理工大学 自行 研究设计加工 ；Ｊ． 型增 力电动搅 拌器 ：离心 Ｊ２ 机 ；三 口烧 瓶 ；玻 璃 板 １ ｍ ×１ ｍ 自制 ；真 空 烘 箱 ； 自制 凝 固浴 。 ０ｃ ０ｃ
文 章 编 号 ： ０ ４ ８ ０ （ ０ ２）０ ０ ８０ １０ ．４ ５ ２ ０ ２０ ０ —５
改 性 软 木 纤 维 素 的 Ｎ ＯＨ 水 溶 液 体 系成 膜 性研 究 ａ
邵 自强 王 飞 俊 鹿 红 岩 田 文 智
保定 ０ １５ ） ７ ０ ５
谭 惠 民
（１北 京 理 工 大 学 化 工 与 材 料 学 院
素 又进 行 纯 水 、低 浓 度 乙 醇 、稀 碱 浸 润 保 湿 ，直 至 １０ ０ ％湿 度 ， 。一 维 素 含 量 ９ ．％。 纤 ２８
硫 酸 ：分 析 纯 ：丙 酮 ： 分 析 纯 。
收 稿 日期男 ，３ ６岁 ，博 士 ，副教 授 。从事 天然 高分 子材料 改性 及 功能 化研 究 。
一
材料成 为世 界各 国竞相 开发 的热点 。 纤 维素直 接成 膜 ，价格低廉 ，且膜有一定 的物理化学性能 ，如抗 水性好 ，强度好 ，可生 物 降解 等 。 由于其 分子 内含有 大量氢键 ， 但 难熔 难溶 ， 只能溶于一些特殊溶剂 ， 如铜氨溶液 、 ＬＣ１ ｉ／ ＤＭＡｃ （ 化 锂 ／ 氯 Ｎ，Ｎ． 甲基 乙酰 胺 ）、ＮＭＭＯ （ 甲 基 吗 啉 氧 化 物 ）等 。这 些 溶 剂 二 Ｎ． 体 系难 回收 ，有污染 ，价格 高 。若对纤维素进行 改性 ， 能够采用一般 的溶剂直接溶解纤维 而 素 ，凝 固 成 膜 ，有 十 分 重 要 的意 义 。 木 纤 维 素 在 除去 木 质 素 、半 纤 维 素 后 ，在 结 构 上 具 有 多 孔 性 …，本 研 究 以闪爆 改 性 后 的 天然软木 纤维素 为原料 ，以 Ｎａ Ｈ 溶 液为溶剂 ，以 Ｈ Ｓ Ｏ ：Ｏ 为凝 固剂 ，制备再生纤维素膜 。
纳米纤维素疏水改性的研究进展
1 物理吸附改性
吸附改性是选择具有疏水基团的大分子物质作为吸附剂,使其与纳米纤维素( NC) 表面的羟基产生 键合而降低 NC 亲水性并赋予其特定功能,属于物理改性方法[7] 。 1. 1 聚合物改性
吸附聚合物改性是指选择含有亲水性固定块和疏水性分散块的二嵌段共聚物,将其吸附在纳米纤 维素表面以达到疏水改性的目的。 Sakakibara 等[8] 将聚( 甲基丙烯酸月桂酯) -嵌段-聚( 甲基丙烯酸 2羟乙酯) ( PLMA-b-PHEMA) 和纤维素纳米纤维( CNF) 混合,以乙醇为分散剂进行改性,反应原理如图 1 所示。 得 到 的 复 合 材 料 疏 水 性 明 显 改 善, 且 机 械 强 度、 杨 氏 模 量 高、 抗 张 强 度 也 明 显 提 高。 Lozhechnikova 等[9] 先将亲水性的半乳葡甘露聚糖( GGM) 和疏水的脂肪酸及聚二甲基硅氧烷( PDMS) 合成共聚物 GGM-b-PDMS,再将该共聚物吸附在 CNF 表面以赋予疏水性,共聚物的吸附会减少 CNF 的 聚集,有助于在非极性溶剂中更好地分布。 Kontturi 等[10] 发现非质子溶剂吸附疏水性聚合物也可赋予 NC 疏水性,因此选用四氢呋喃( THF) 、庚烯、甲苯等作为非质子溶剂,聚苯乙烯( PS) 、聚三氟乙烯( PF3 E) 为疏水性聚合物,溶剂和浓度的不同对吸附后的纤维素水接触角产生不同影响,其中,当 PF3 E 在 THF / 甲苯中的覆盖率超过 50% 时,疏水性最好。
纳米纤维素( NC) 的直径在 100 nm 以下,根据制备方法的差异可分为纤维素纳米晶体( CNC) 、 细菌纳米纤维素( BNC) 以及纤维素纳米纤维( CNF) [1] 。 NC 不但保持了纤维素的高强度、高弹性模 量、低密度、高结晶度、高亲水性等基本特点,还具有纳米材料的结构特点,例如高长宽比、高比表面 积等[2] 。 NC 因其优异的性能得到广泛关注,可以利用其制备具有特定功能的复合材料,如可降解的 食品包装材料或抗菌的药物包装[3] ,在造纸、包装、食品工业、高分子材料等领域具有广阔应用前景。 但由于 NC 中存在大量的亲水性游离羟基,导致粒子间通过范德华力、氢键等作用发生团聚,使以 NC 为基材的复合材料不均匀且容易吸收环境中的水分,从而降低材料的力学强度[4] ,这极大地限制了 NC 的应用。 目前,对 NC 进行疏水改性,有效阻隔水分吸收是高分子材料和纤维素科学领域的研究 重点。 2,2,6,6-四 甲 基 哌 啶 氧 自 由 基 ( TEMPO ) 氧 化 法 是 纤 维 素 改 性 中 常 用 的 预 处 理 手 段[5] , TEMPO / NaBr / NaClO 氧化体系可以将 NC 中 C6 位上的伯羟基氧化成羧酸盐基团,得到氧化纳米纤维
吸附改性是选择具有疏水基团的大分子物质作为吸附剂,使其与纳米纤维素( NC) 表面的羟基产生 键合而降低 NC 亲水性并赋予其特定功能,属于物理改性方法[7] 。 1. 1 聚合物改性
吸附聚合物改性是指选择含有亲水性固定块和疏水性分散块的二嵌段共聚物,将其吸附在纳米纤 维素表面以达到疏水改性的目的。 Sakakibara 等[8] 将聚( 甲基丙烯酸月桂酯) -嵌段-聚( 甲基丙烯酸 2羟乙酯) ( PLMA-b-PHEMA) 和纤维素纳米纤维( CNF) 混合,以乙醇为分散剂进行改性,反应原理如图 1 所示。 得 到 的 复 合 材 料 疏 水 性 明 显 改 善, 且 机 械 强 度、 杨 氏 模 量 高、 抗 张 强 度 也 明 显 提 高。 Lozhechnikova 等[9] 先将亲水性的半乳葡甘露聚糖( GGM) 和疏水的脂肪酸及聚二甲基硅氧烷( PDMS) 合成共聚物 GGM-b-PDMS,再将该共聚物吸附在 CNF 表面以赋予疏水性,共聚物的吸附会减少 CNF 的 聚集,有助于在非极性溶剂中更好地分布。 Kontturi 等[10] 发现非质子溶剂吸附疏水性聚合物也可赋予 NC 疏水性,因此选用四氢呋喃( THF) 、庚烯、甲苯等作为非质子溶剂,聚苯乙烯( PS) 、聚三氟乙烯( PF3 E) 为疏水性聚合物,溶剂和浓度的不同对吸附后的纤维素水接触角产生不同影响,其中,当 PF3 E 在 THF / 甲苯中的覆盖率超过 50% 时,疏水性最好。
纳米纤维素( NC) 的直径在 100 nm 以下,根据制备方法的差异可分为纤维素纳米晶体( CNC) 、 细菌纳米纤维素( BNC) 以及纤维素纳米纤维( CNF) [1] 。 NC 不但保持了纤维素的高强度、高弹性模 量、低密度、高结晶度、高亲水性等基本特点,还具有纳米材料的结构特点,例如高长宽比、高比表面 积等[2] 。 NC 因其优异的性能得到广泛关注,可以利用其制备具有特定功能的复合材料,如可降解的 食品包装材料或抗菌的药物包装[3] ,在造纸、包装、食品工业、高分子材料等领域具有广阔应用前景。 但由于 NC 中存在大量的亲水性游离羟基,导致粒子间通过范德华力、氢键等作用发生团聚,使以 NC 为基材的复合材料不均匀且容易吸收环境中的水分,从而降低材料的力学强度[4] ,这极大地限制了 NC 的应用。 目前,对 NC 进行疏水改性,有效阻隔水分吸收是高分子材料和纤维素科学领域的研究 重点。 2,2,6,6-四 甲 基 哌 啶 氧 自 由 基 ( TEMPO ) 氧 化 法 是 纤 维 素 改 性 中 常 用 的 预 处 理 手 段[5] , TEMPO / NaBr / NaClO 氧化体系可以将 NC 中 C6 位上的伯羟基氧化成羧酸盐基团,得到氧化纳米纤维