纤维素总结
2024年细菌纳米纤维素市场发展现状

细菌纳米纤维素市场发展现状引言细菌纳米纤维素是一种具有广泛应用前景的新兴材料,由于其独特的结构和性质,正在逐渐在各个领域得到应用。
本文将对细菌纳米纤维素市场的发展现状进行分析和总结,探讨其市场前景和潜在的挑战。
细菌纳米纤维素的定义和特点细菌纳米纤维素是一种由细菌合成的纳米级纤维素材料。
与其他纤维素材料相比,细菌纳米纤维素具有以下独特特点:1.高纯度:细菌纳米纤维素具有较高的纯度,不含杂质,能够满足多种高端领域的需求。
2.高强度:细菌纳米纤维素的强度远高于传统纤维素材料,具有优异的机械性能和抗拉强度。
3.可调性:细菌纳米纤维素的结构和性能可以通过调整细菌培养条件进行控制,满足不同应用的需求。
细菌纳米纤维素市场概况目前,细菌纳米纤维素市场正呈现出快速增长的趋势。
主要原因包括:1.应用领域的扩大:细菌纳米纤维素在医疗、纺织、食品和包装等领域的应用需求不断增加,推动了市场的发展。
2.技术进步:近年来,细菌纳米纤维素的合成技术得到了很大的改进,提高了生产效率和纤维素的品质,降低了生产成本。
3.政策支持:政府对于可持续发展和环境友好型材料的政策支持,进一步促进了细菌纳米纤维素市场的发展。
细菌纳米纤维素市场应用前景细菌纳米纤维素在各领域的应用前景广阔,以下为几个主要领域的展示:医疗领域细菌纳米纤维素在医疗领域具有重要应用潜力,可用于制备生物可降解的医用材料,如医用纱布、人工血管等,具有较好的生物相容性和可降解性。
纺织领域由于细菌纳米纤维素具有优异的物理性能和可调性,可用于制作高强度、透气性好的纺织材料。
例如,可用于生产功能性衣物、运动装备等。
食品领域细菌纳米纤维素可用作食品包装材料,具有良好的防潮性和抗菌性,可以延长食品的保鲜期,减少食品浪费。
环境保护领域由于细菌纳米纤维素具有可降解性和可再生性,可用于制备环境友好型材料,如可降解塑料和纸张等,有助于减少对自然环境的污染。
细菌纳米纤维素市场挑战与展望尽管细菌纳米纤维素市场前景广阔,但仍然面临一些挑战:1.生产成本高:目前,细菌纳米纤维素的生产成本较高,限制了其大规模应用。
纸浆内部成分

纸浆内部成分一、引言纸张是日常生活中必不可少的物品,而纸张的主要成分就是纤维素。
然而,纤维素并不是唯一的成分,还有其他一些重要的成分,例如半纤维素、木质素和杂质等。
本文将详细介绍纸浆内部成分。
二、纤维素1.定义纤维素是由许多葡萄糖单元组成的高聚物,它们通过β-1,4-糖苷键相互连接在一起。
2.来源植物是最主要的来源。
在造纸工业中,通常使用木材、竹子、麻类植物和棉花等植物作为原料。
3.性质(1)化学性质:纤维素不溶于水和大多数有机溶剂,但可以被强酸或碱水解。
(2)物理性质:具有高度的机械强度和耐久性,同时具有良好的透气性和保湿性。
三、半纤维素1.定义半纤维素是由多种单糖组成的混合聚合物,在化学结构上与纤维素类似。
2.来源半纤维素主要存在于植物细胞壁中,如木质素、木聚糖等。
3.性质(1)化学性质:半纤维素可以被弱酸和碱水解,但不会受到强酸的影响。
(2)物理性质:半纤维素具有一定的机械强度和柔软性,同时也具有良好的透气性和保湿性。
四、木质素1.定义木质素是由苯基丙烷单元组成的高分子化合物,在植物中主要存在于木材和竹子等部位。
2.来源木材和竹子中的次生代谢产物。
3.性质(1)化学性质:木质素在强酸条件下可以被分解为苯乙烯单体,同时也可以被氧化或还原为其他化合物。
(2)物理性质:木质素具有高度的机械强度和耐久性,同时也具有良好的耐水、防腐和抗菌能力。
五、杂质1.定义杂质是指除了纤维素、半纤维素和木质素之外的其他成分,包括树脂、脂肪、灰分和其他无机物等。
2.来源杂质主要来自于植物原料的不同部位,如树皮、叶子和根部等。
3.性质(1)化学性质:杂质的化学性质各异,有些可以被水或有机溶剂溶解,有些则不易溶解。
(2)物理性质:杂质对纸张的品质和使用效果有一定的影响,如增加了纸张的灰度、降低了纸张的透明度等。
六、总结纤维素、半纤维素和木质素是造纸工业中最重要的成分,它们决定了纸张的品质和用途。
而杂质虽然数量较少,但也对纸张的品质产生一定影响。
纤维素分类及用途

纤维素分类及用途
纤维素是一种主要存在于植物细胞壁中的天然高分子化合物,具有良
好的生物可降解性和多功能性。
在工业生产中,纤维素通常被分为微
晶纤维素、纤维素醚和纤维素酯三类,并广泛应用于制药、食品、纺织、建材等领域。
微晶纤维素
微晶纤维素是一种以木质纤维和草本植物为原料,经化学处理和物理
处理得到的高分子化合物。
它具有比较高的结晶度和分散性,是生产
纸浆、纸张、硬质瓷器、涂料、树脂等产品的重要原料。
此外,微晶
纤维素还可以作为油漆添加剂、油井泥浆增稠剂等工业化学品的原料。
纤维素醚
纤维素醚是以纤维素为基础,通过化学反应或物理加工得到的一类聚
合物化合物。
它具有良好的黏附性、溶解性、抗水性和耐碱性等特点,被广泛应用于化妆品、药品、食品、建材和纺织工业等领域。
常见的
纤维素醚包括乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素等。
纤维素酯
纤维素酯是纤维素与有机酸或无机酸进行酯化反应所得到的一类高分
子化合物。
它具有优良的耐热性、耐候性、机械性能和可塑性,被广
泛应用于塑料、涂料、油漆、天然树脂等领域。
纤维素酯的种类非常
丰富,常见的包括纤维素醋酸酯、纤维素丙酮酸酯、纤维素硝酸酯等。
总结来说,纤维素作为一种天然高分子化合物,具有广泛的应用前景
和市场潜力。
为了更好地发挥其功能和应用价值,需要进一步加强研
究和开发。
同时,为了实现可持续发展,还需要加强资源利用和环境
保护。
纤维素 四级结构-概述说明以及解释

纤维素四级结构-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:纤维素是一种广泛存在于自然界中的生物聚合物,其在植物细胞壁中起到了重要的作用。
纤维素的四级结构是指其包括一级结构、二级结构、三级结构和四级结构在内的层次化组织。
通过深入了解纤维素的四级结构,我们可以更好地理解其在生物体内的功能和性质,以及对其进行更有效的利用和应用。
在纤维素的一级结构中,纤维素由葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键相互连接而成。
这种线性的连接方式赋予了纤维素出色的机械强度和稳定性。
纤维素的二级结构是指葡萄糖分子链在空间中的排列方式。
纤维素的二级结构主要包括平行和反平行两种排列方式,这取决于葡萄糖分子链的方向性。
这种排列方式的差异直接影响着纤维素的力学性能和水解程度。
在纤维素的三级结构中,纤维素分子通过氢键、范德华力和静电相互作用等力作用形成纤维素原纤的结构。
这种具有高度有序性和晶体结构的纤维素原纤是纤维素纤维的基本单元。
纤维素的四级结构即纤维素纤维的更高级组织。
纤维素纤维可通过非共价键的相互作用形成纤维束和纤维网络等更大尺度的结构。
这些结构对于植物细胞壁的形成和机械支撑具有重要作用。
对纤维素的四级结构进行深入研究可以揭示其与植物生长发育、植物细胞壁的机械性能、纤维素材料的制备和应用等方面的关系。
同时,纤维素的四级结构研究也为纤维素的改性和生物降解等领域的进一步开发提供了新的思路和方法。
总之,纤维素的四级结构是一个复杂而又有机的层次化组织,其结构与性质的关系对于进一步理解纤维素的功能和应用具有重要意义。
在下文中,我们将深入探讨纤维素的一级结构和二级结构,以及纤维素四级结构的重要性和研究进展。
1.2文章结构文章结构部分的内容如下:1.2 文章结构本文将围绕纤维素的四级结构展开讨论。
首先,我们将进行概述,介绍纤维素的基本特征和重要性。
接着,我们将详细探讨纤维素的一级结构,包括其化学组成和分子特性。
然后,我们将深入研究纤维素的二级结构,探究纤维素分子间的相互作用及其形成的纤维结构。
纤维素的水解反应方程式

纤维素的水解反应方程式一、引言纤维素是一种在自然界中广泛存在的有机物质,主要存在于植物细胞壁中。
它是由葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而成的多糖,具有高度的结晶性和稳定性。
然而,由于纤维素的结构特点,其直接利用价值有限。
因此,研究纤维素的水解反应机理和反应方程式,对于开发纤维素资源、提高纤维素的利用效率具有重要意义。
二、纤维素的结构特点纤维素是由大量葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而成的线性高分子化合物。
纤维素的分子结构中存在多个羟基(-OH),这些羟基的存在使得纤维素具有良好的亲水性。
纤维素的结构特点决定了其在水解反应中的一些特性。
三、纤维素的水解反应机理纤维素的水解反应是指将纤维素分解为低聚糖或单糖的过程。
纤维素的水解反应主要发生在酸性或碱性条件下,其中酸性条件下的水解反应较为常见。
以下是纤维素在酸性条件下的水解反应机理:1. 酸催化下的纤维素水解酸催化下的纤维素水解是通过酸催化剂,如硫酸、盐酸等,使纤维素发生酸解聚合反应,最终得到低聚糖或单糖。
具体反应过程如下:1.纤维素与酸发生酸解聚合反应,产生纤维素酸解物。
2.纤维素酸解物进一步水解,生成低聚糖或单糖。
2. 酶催化下的纤维素水解酶催化下的纤维素水解是通过纤维素酶,如纤维素酶、木聚糖酶等,催化纤维素的水解反应。
具体反应过程如下:1.纤维素酶与纤维素结合,形成酶-底物复合物。
2.酶催化下,纤维素发生水解反应,生成低聚糖或单糖。
四、纤维素水解反应方程式纤维素的水解反应方程式可以根据纤维素的水解机理推导得出。
以下是纤维素在酸性条件下的水解反应方程式:1.酸催化下的纤维素水解反应方程式:纤维素 + 酸→ 纤维素酸解物纤维素酸解物 + 水→ 低聚糖或单糖2.酶催化下的纤维素水解反应方程式:纤维素 + 纤维素酶→ 酶-底物复合物酶-底物复合物→ 低聚糖或单糖五、纤维素水解反应的应用纤维素水解反应具有广泛的应用价值,主要体现在以下几个方面:1.生物燃料生产:通过纤维素的水解反应,可以将纤维素转化为低聚糖或单糖,进而通过发酵等方法制备生物燃料,如生物乙醇。
淀粉和纤维素结构上的异同

淀粉和纤维素结构上的异同淀粉和纤维素是两种常见的多糖类物质,它们在结构上存在一些异同之处。
淀粉是植物细胞中的主要储能物质,而纤维素则是植物细胞壁的主要组成成分。
下面将从化学结构、功能和生物合成等方面对淀粉和纤维素进行比较。
一、化学结构上的异同淀粉和纤维素都是由葡萄糖分子通过糖苷键连接而成的多糖。
它们的共同点在于它们都是由α-D-葡萄糖单元组成的。
然而,它们的连接方式不同。
淀粉分子由两种形式的α-D-葡萄糖单元组成,即α-淀粉和β-淀粉。
α-淀粉分子链呈螺旋状,而β-淀粉分子链则呈平面结构。
这种连接方式导致了淀粉在水中的溶解性和胶化性。
纤维素由β-D-葡萄糖单元组成,纤维素分子链呈直线状排列,并且由于β-糖苷键的特殊性,纤维素具有很高的稳定性。
二、功能上的异同淀粉是植物体内的主要储能物质,它主要存在于植物的根、茎、叶和种子中。
淀粉分子链的特殊结构使得它能够在植物体内进行储存,并在需要时进行分解,释放出能量供植物生长和代谢所需。
淀粉还是人类的重要能量来源,同时也是食物加工和工业生产中的重要原料。
纤维素则是植物细胞壁的主要组成成分,它赋予植物细胞壁高度的稳定性和机械强度。
纤维素的存在使得植物细胞能够保持形状和结构的稳定性,并提供了植物在环境中的保护。
纤维素还是纤维制品的重要来源,如纸张、纺织品和木材等。
三、生物合成上的异同淀粉的生物合成主要发生在植物的叶绿体和贮藏组织中。
淀粉合成的关键酶是淀粉合成酶,它能够催化葡萄糖分子的聚合反应。
淀粉合成过程中,葡萄糖单元首先通过α-1,4-糖苷键连接形成分支链,然后通过α-1,6-糖苷键连接形成淀粉颗粒。
纤维素的生物合成发生在植物细胞壁的高分子复合物中。
纤维素的合成主要依靠细胞质中的纤维素合成酶,这些酶能够催化葡萄糖分子的聚合反应。
纤维素合成过程中,葡萄糖单元通过β-1,4-糖苷键连接形成纤维素分子链,然后进一步形成纤维素纤维。
总结起来,淀粉和纤维素在化学结构、功能和生物合成等方面存在一些异同。
纤维素纤维性能表

纤维素纤维性能表纤维来源纤维形态外观性能舒适性能耐用性与加工保养性能特点总结棉纤维(棉花的种子纤维,长绒棉/细绒棉/粗绒棉)呈细而长的扁平带状,纵向有螺旋状的转曲;截面为椭圆或腰圆形,中间有中腔。
长10-40mm。
染色性较好,易于上染各种颜色。
光泽较暗淡,风格自然朴实。
弹性差,不挺括,穿着时易起皱,起皱后不易回复。
较柔软,手感温暖,吸湿性好,穿着舒适,不易产生静电。
延伸性较低,弹性差,耐磨性不好。
耐碱不耐酸。
耐热性好。
易生霉。
遇水后的湿冷效应。
丝光、碱缩。
麻纤维(由麻类植物茎杆上的韧皮加工制得,亚麻/苎麻)纵向平直,有竖纹横节。
粗细不匀,截面不规则。
光泽较好,颜色为象牙色、棕黄色、灰色等,纤维之间存在色差。
不易漂白染色,较粗硬。
弹性差,易起皱且不易消失。
吸湿性好,放湿快,导热性好、挺爽、出汗后不贴身。
不易产生静电。
强度高,延伸性差。
耐水洗、耐热性好。
耐碱不耐酸。
易生霉。
苎麻、亚麻区别:性能相近,苎麻纤维更粗长,强度更大、更脆硬;染色性比亚麻好。
粘胶纤维(以木材、棉短绒、干蔗渣、芦苇等为原料,经物理化学反应制成纺丝溶液,然后经喷丝孔喷射出来,凝固成纤维)纵向为平直的柱状体,表面有细沟槽,截面为锯齿形,有皮芯结构。
染色性好,色谱全,染色鲜艳,色牢度好。
悬垂性好。
吸湿性好。
导热性好。
不易起静电和起毛其球。
强度低、耐磨、耐疲劳性较差。
弹性差,易起皱、不易回复、保形性差。
耐碱不耐酸。
易生霉。
人造棉(短纤维)、人造丝(长丝)。
预缩。
醋酯纤维(用含纤维素的天然材料,经过一定的化学加工制得,主要成分为纤维素醋酸酯)纵向有1-2根沟槽,截面为不规则的带状。
三醋纤具有较好的弹性和回复性,弹性大于二醋纤和纤维素纤维。
质量较轻,手感平滑柔软。
吸湿性、舒适性较纤维素纤维差,三醋纤易产生静电。
耐用性、耐热性较差。
耐碱不耐酸。
二醋酯纤维三醋酯纤维表2蛋白质纤维性能表纤维名称纤维形态外观性能舒适性能耐用性与加工保养性能特点总结羊毛纤维(绵羊毛,国际羊毛局)比棉纤维粗长,沿长度方向有立体卷曲,表面有鳞片,截面为圆形或接近圆形,有些有毛髓。
细菌纤维素的生物合成

细菌纤维素发酵合成方法
(1)细菌纤维素的发酵生产主要采用两类培 养基,一类是合成或半合成培养基, 一类 是天然培养基。 ①合成或半合成培养基使用的碳源主要有甘露
醇、果糖、葡萄糖等单糖或者蔗糖和麦芽糖等二 糖以及它们的混合糖。
②天然培养基一般是以工农业生产的剩余 物、 食品加工废弃物以及含糖量较高的果 蔬等农副产品为原料。
细菌纤维素生物合成技术
二、细菌中合成的基因: (1)在木醋杆菌Acetobacter AY201中发现一个纤维素 合成酶 ( Acet obacler cellulose syntheses,acs ) 操纵子,称为 TypeⅠ acs操纵子。TypeⅠ有三个基 因,acsAB、acsC和acsD。 ①acsAB基因编码168KDa的多肽是纤维素合酶。 ②acsAB和acsC基因是细胞内生物合成纤维素必需 的。 ③acsD基因涉及到纤维素的结晶化,并决定细胞膜 上微孔 ( 纤维素合成的位点)的线性排列。
细菌纤维素摘要
(2)什么是细菌纤维素: • 细菌纤维素 (Bacterial Cellulose,简称BC) 又称微生物纤维素 (Microbial Cellulose) 。 • 是一种主要由细菌产生的具有生物可降解 的天然纳米结构高分子材料, 近年来成为 国内外生物材料研究的热点之一。
纤维素结构
细菌纤维素生物合成技术
纤维素合成酶的第二个基因 (acsA Ⅱ+Tpye Ⅱ)也在 同一个菌株内被发现 。
④acsAⅡ编码一个与acsAB编码的多肽在长度和
序列上是相似的175KDa的多肽。
⑤当Acetobacter AYe01细胞内 acsAB基因突后,
acsAБайду номын сангаасⅡ表达产生纤维素合成酶。acsAB基因与植物 的cel A基因具同源性 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
一:纤维素的结构分类及应用:1)纤维素的结构:2)纤维素的分类:根据其在特定条件下的溶解度,可以分级为:α—纤维素,β-纤维素,γ-纤维素,α—纤维素指的是聚合度大于200的纤维素,β-纤维素是指聚合度为10一200的纤维素,γ-纤维素是指聚合度小于10的纤维素。
3)纤维素的应用:纤维素是一多羟基葡萄糖聚合物,经过特定的物理或化学改性后,具有不同的功能特性,可以粉状,片状,膜,纤维以及溶液等不同形式出现,因此用纤维素开发的功能材料极具灵活性及应用的广泛性。
3.1 高性能纤维材料:纤维素纤维是现代纺织业的重要原料之一,同时也是纤维素化工和造纸业的重要原料,当前,纸己经成为社会发展的必需品,不仅大量应用于印刷,日用品及包装物,还可以用于绝缘材料,过滤材料以及复合材料等领域,具有广泛而重要的用途。
3.2 可生物降解材料纤维素能够作为可降解材料的基材使用,因为纤维素具有很多独特的优点:(1)纤维素本身能够被微生物完全降解;(2)维素大分子链上有许多轻基,具有较强的反应性能和相互作用性能,使得材料便于加工,成本低,而且无污染;(3)纤维素具有很强的生物相容性;(4)纤维素本身无毒,可广泛使用,由于纤维素分子间存在很强的氢键,而且取向度和结晶度都很高,使得纤维素不溶于一般溶剂,高温下分解而不融,所以无法直接用来制作生物降解材料,必须对其进行改性,纤维素改性的方法主要有醋化,醚化以及氧化成醛,酮,酸等。
纤维素生物降解材料应用广泛,例如园艺品,农,林,水产用品,医药用品,包装材料及光电子化学品等,这里要特别提出的是纤维素在医学,光电子化学,精细化工等高新技术领域应用的更好西川橡胶工业公司研制开发的纤维素,壳聚糖系发泡材料存在很好的应用前景,其特点是重量轻,绝热性好,透气,吸水等,这些特点使其广泛应用于农业,渔业,工业,包装,医疗等各个领域。
3.3 纤维素液晶材料:天然纤维素及其衍生物液晶是一类新颖的液晶高分子材料,和其它的纤维素衍生物液晶相比,新型的复合型纤维素衍生物液晶在纤维素大分子链中引入了刚性介晶基元,使得控制其液晶性质能够成为现实"这同时就为开发具有特殊性能的液晶高分子提供了新的研究领域,并且其相应的理论基础研究对探索高分子液晶的形成也有十分重要的指导意义,另外,由于天然纤维素是自然界取之不尽,用之不竭的可再生天然高分子,那么在石油及能源日益枯竭的今天,我们就很有必要继续深化对天然纤维素及其衍生物液晶的研究和开发。
3.4 吸附性纤维素材料3.4.1:吸油材料:水资源污染已是一个严重的社会问题,而油类污染是造成水污染的重要因素之一,随着经济的迅速发展和社会的不断进步,对高吸油树脂的吸油性能及合成原料的可持续性利用方面的要求越来越高,目前国内外合成的性能较好的高吸油树脂几乎全都以石油副产品为惟一合成单体,但石油是不可再生资源,且价格日益高涨,采用维素基吸油材料作为治理工业及日常生活中的废油处理剂,不仅使吸油产品的综合生产成本大幅度降低,由于天然纤维素细小的内部结构,能够使吸油材料的吸油性能得到明显改善,同时,由于天然纤维素材料本身具有优良的可降解性,还可消除废弃合成吸油树脂对环境的污染。
3.4.2:吸附重金属材料:人们通过研究发现纤维素的某些共聚物具有同重金属吸附结合或鳌合的能力,通过对纤维素进行改性可用于海水中回收铀,金等贵重金属,或用于污水中重金属的处理。
3.4.3:高吸水材料:以纤维素为基质的高吸水材料一直是人们研究与开发的活跃领"纤维素是含有多轻基的高分子多糖,由于轻基的亲水性能,这种性质使得纤维素本身就具有一定的吸水和吸湿能力,只是由于纤维素本身高度结晶结构使大部分轻基处于氢键缔合状态,从而使这种吸水能力收到了限制"因此制备纤维素系高吸水材料时,首先必须要尽量破坏纤维素的结晶结构!提高其反应发生的可能行,然后通过特殊的化学反应方法在纤维素大分子上接上高亲水性基团。
二)纤维素溶剂的制备1)纤维素溶剂的制备:1.1 衍生物溶解法:纤维素是由D一葡萄糖聚合形成的链状高分子,每个单元内都有3个自由基-OH,因此在特定条件下,能与部分酸碱或其他化学物质发生反应,一般最终产物都为纤维素酯,该酯要比纤维素更易溶解在某些溶剂中。
1.1.1氢氧化钠/二硫化碳(NaOH/CS2)体系(粘胶法):粘胶法生产至今已有100多年的历史,它是一种包含化学反应的复杂过程,该法主要是应用了纤维素中-0H的酸性,用一定浓度的氢氧化钠溶液处理后,形成碱纤维素,然后通入二硫化碳,形成黄原酸纤维素酯,该酯可以溶于氢氧化钠溶液。
1.1.2质子酸体系:质子酸能在适当的浓度下润胀和溶解纤维素,使纤维素的羟基质子化,当质子酸的量足够多,浓度适当时,纤维素就会溶解。
1.1.3多聚甲醛/二甲基亚砜体系:该体系在上世纪中叶就应用于纤维素溶解的研究,其具有很强的溶解能力,对聚合度很高的纤维素仍具有溶解能力,但时由于自身的一些缺陷,该体系并没有被使用。
1.1.4氨基甲酸酯体系:具体的溶解过程:将碱纤维素与饱和尿素溶液混合,然后加入少量特殊的惰性溶剂,在加热条件下,反应一段时间后,反应生成浅灰色的固体氨基甲酸酷酯,然后将生成浅灰色的固体,溶解在氢氧化钠溶液中制得纺丝原液,使用硫酸做凝固浴进行湿法纺丝,最后将制得的醋纤维放入碱液分解浴分解,这将制得纤维素纤维。
1.2直接溶解法:1.2.1碱水溶液体系:很久以前人们就尝试用氢氧化钠(Na0H)水溶液来溶解纤维素,但是都出现了很多问题,影响了实验进展,因为溶解所需时间长,而且只能溶解一些比较特殊的纤维素,还要在溶解前需要对纤维素进行比较复杂预处理,如蒸汽闪爆处理等,但是由于NaOH水溶液是溶解纤维素的溶剂中最便宜的,因此人们对这一溶剂体系的研究一直没有停止过,1984年,日本Kamide等人在特定条件下制得具有非结晶态结构的铜氨纤维,当温度为4℃时,再生纤维素能完全溶解在质量百分数8﹪一10﹪的氢氧化钠溶液中。
1.2.2 碱/尿素或硫脲/水体系:20世纪70年代,Suvorova报道了在NaoH溶液中添加一定量的尿素(urea)有助于溶解纤维素,而且不会造成纤维素的降解,Kamide等也报道了经闪爆处理过的木纤维素能很快溶解在含8%一10%(质量百分比)尿素的NaOH/尿素水溶液中,张俐娜对上述体系进行改进,通过调节尿素的含量,使得溶剂体系能够很好地溶解包括棉纤维素在内的多种纤维素,在此基础上,他们还陆续发展了NaOH/硫脲水溶液,LiOH/尿素水溶液和LiOH/硫脲水溶液等多种纤维素溶剂体系。
LIOH/尿素水溶液与氢氧化钠/尿素/水体系类似,能溶解更高分子量的纤维素,这足囚为Li半径要比Na小许多,更易进入纤维素内部,破坏纤维素的结构。
1.2.2铜氨溶液体系:铜氨溶液是最早用来溶解纤维素的溶剂,除铜氨溶液外,部分过渡金属的乙二胺溶液也可以用于溶解纤维素,两者的溶解原理一致,溶液中的铜氨络合离子能与纤维素反应形成醇化物或者分子化合物,通过这种反应使纤维素溶解。
1.2.3 离子液体溶剂体系:Swatlski发现离子液体在常温条件下只能润湿纤维素纤维,而无法将其溶解,但加热至100—110℃,就能发现纤维素能够缓慢溶解在某些含Cl- ,Br-,SCN-阴离子的离子液体中,进而得到一系列纤维素溶液,离子液体溶解纤维素。
三:制备纤维素溶剂的一些专利:1)张丽娜:一种溶剂组合物及其制备方法和用途:190克6.5 wt% NaOH/15wt%尿素混合水溶液(将氢氧化钠和尿素按比例混合,加水配成该溶剂组合物),置于-5℃冰盐浴中冷却,然后加入10克棉短绒浆(聚合度500 )快速搅拌,得到透明的纤维素溶液。
落球法测该纤维素溶液粘度约为60 Pa .S。
在1-2 MPa大气压力下用400目纱布及府绸过滤,溶液可完全过滤,所得溶液中无肉眼可见纤维存在。
纤维素完全溶解,得到溶解度为100%的纤维素透明溶液。
该方法的创新点:首次发明可直接快速溶解纤维素的氢氧化钠和尿素水溶液溶剂组合物及其制备方法。
本发明涉及的氢氧化钠和尿素水溶液可直接快速溶解天然纤维素(棉短绒浆、草纤维浆、甘蔗渣浆、软木浆、硬木浆等)和再生纤维素(无纺布、玻璃纸、粘胶短纤、长丝等),并可得到高溶解度(溶解度可达100%)的透明的纤维素浓溶液。
2)张军:用离子液体溶解纤维素:称取1. 0g浆粕纤维素撕碎后在150m1 NaOH水溶液(20%)中浸泡2h后,用乙醇清洗三遍,真空干燥后待用。
称取2.0g真空干燥的EMIMAC离子液体,加入0. 06g活化纤维素,在80℃油浴中加热,并进行磁力搅拌。
随着时间的延长,纤维素先发生溶胀;随即形成浑浊的溶液,偏光显微镜下观察有明显的纤维丝存在;最后,溶液逐渐变得澄清透明,在偏光显微镜下观察,满视野呈黑色,说明纤维素完全溶解,整个溶解过程为24小时,由此制得浓度为2. 91wt%的纤维素溶液。
3)张丽娜:一种溶剂组合物及其制备方法和用途:取再生纤维素(粘胶短纤)15克,加入185克8 wt%NaOH/4 wt%硫脲混合水溶液,在5℃中搅拌5分钟,得到透明的纤维素溶液。
用超速离心机在8000转/分钟,15℃下离心30分钟,纤维素溶液较离心前没有发生变化。
倒出纤维素溶液,离心筒底部无胶团沉淀,所得溶液中无肉眼可见纤维存在。
再生纤维素(粘胶短纤)完全溶解。
7-10℃下保存一周依旧稳定。
该方法的创新点:该方法以价格便宜且无污染的氢氧化钠和硫脲为溶剂,通过在-10℃—5℃条件下10到15分钟快速溶解纤维素。
由此得到透明的纤维素浓溶液,保持了很好的纤维可纺性和膜的成型性,可用于纺丝或制膜;与粘胶法和纤维素氨基甲酸酯法等衍生化溶解工艺有着本质上的不同,该发明以天然纤维素为原料,整个过程无化学反应发生,比传统的粘胶纤维工艺减少了碱化、老成、磺原酸化和熟成等工艺;同时原料消耗少,生产周期短,工艺流程简单。
4)张丽娜:一种溶剂组合物及其制备方法和用途:200克3.0 wt% LiOH/6.0 wt%硫脲混合水溶液,加入20克再生纤维素(粘胶短纤,聚合度300)搅拌后置于冰箱(约-20℃)中冷冻3-5小时。
然后在室温下解冻,搅拌后得到透明的纤维素溶液。
用超速离心机在10000转/分钟,15℃下离心30分钟脱气泡,离心筒底部无胶团沉淀。
该方法的创新点:首次发明可溶解高分子量纤维素的氢氧化锂和硫脲水溶液溶剂组合物及其制备方法。
该发明涉及的氢氧化锂和硫脲水溶液可通过冷冻-解冻方法或者直接方法溶解天然纤维素(棉短绒浆、草纤维浆、甘蔗渣浆、软木浆、硬木浆等)和再生纤维素(无纺布、玻璃纸、粘胶丝等),并可得到高溶解度(溶解度可达100%)的透明的高分子量纤维素浓溶液。
其特点在于可通过直接方法溶解纤维素,生产周期短,工艺流程短,以利于工业化生产。