清華危巖教授課題組《Carbohyd. Polym.》: 具有超高溶解度和可調(diào)控纖維素結(jié)構(gòu)的多功能纖維素溶劑
2022-08-08 來源:高分子科技
纖維素是世界上含量最多、分布最廣的的生物高分子之一。為了將纖維素加工成功能材料,通常需要使用纖維素溶劑。然而,現(xiàn)有的纖維素溶劑存在纖維素溶解度低、價(jià)格高昂、環(huán)境污染嚴(yán)重或者對(duì)纖維素聚合度要求苛刻等問題。濃酸能溶解纖維素的現(xiàn)象早已被發(fā)現(xiàn)。特別是濃硫酸具有價(jià)格低廉且能溶解大部分其它化學(xué)物質(zhì)的特點(diǎn),為優(yōu)良的候選纖維素溶劑。然而,用濃硫酸溶解纖維素存在溶解度低及纖維素降解嚴(yán)重的問題。因此,纖維素經(jīng)濃硫酸溶解后幾乎不具有實(shí)用性。
基于以上背景,本研究開發(fā)了低溫兩步濃硫酸法纖維素溶解體系(圖1)。該體系具有極高的纖維素溶解度(>300 g/L),且纖維素溶解速率快、再生纖維素得率高(>0.92 g/g)、再生過程中纖維素可成型(圖2)。帶來這些優(yōu)良特性的原因主要是在低溫下,較低濃度的濃硫酸對(duì)纖維素具有很高的親和性,而高濃度濃硫酸與纖維素直接接觸時(shí)親和性很小(圖2D)。
圖1. 纖維素在低溫兩步濃硫酸中的溶解過程示意圖
圖3. 不同過程參數(shù)對(duì)再生纖維素聚合度的影響。(A)棉纖維素的初始聚合度,(B)起始硫酸濃度對(duì)再生纖維素聚合度的影響,(C)加入前纖維素溫度對(duì)再生纖維素聚合度的影響,(D)溶解溫度對(duì)再生纖維素聚合度的影響,(E)再生溫度對(duì)再生纖維素聚合度的影響,(F)存放時(shí)間對(duì)再生纖維素聚合度的影響。
圖4. 低溫兩步濃硫酸的功用。(A)制備超高強(qiáng)度纖維素水凝膠,(B)制備高強(qiáng)度纖維素絲,(C)制備各種均相復(fù)合物,圖為聚集誘導(dǎo)發(fā)光染料@纖維素?zé)o相復(fù)合物,(D)制備纖維素寡糖。
原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2022.119917
版權(quán)與免責(zé)聲明:中國聚合物網(wǎng)原創(chuàng)文章。刊物或媒體如需轉(zhuǎn)載,請(qǐng)聯(lián)系郵箱:info@polymer.cn,并請(qǐng)注明出處。
(責(zé)任編輯:xu)
相關(guān)新聞
- 浙理工余厚詠教授團(tuán)隊(duì) AFM:解碼溶劑驅(qū)動(dòng)纖維素基材料的發(fā)展 2025-03-10
- 西南林大杜官本院士、楊龍研究員團(tuán)隊(duì) Nano lett.:面向水下電子皮膚的溫控響應(yīng)纖維素基 Janus 智能水凝膠 2025-05-09
- 華南師大張振 Small:纖維素納米晶穩(wěn)定液態(tài)金屬Pickering乳液用作光熱、導(dǎo)電直寫墨水 2025-04-25
- 華南師大張振、湖北大學(xué)尤俊 Carbohyd. Polym.:“準(zhǔn)溶劑”自剝離法低能耗制備纖維素納米纖維 2025-04-24
- 新疆大學(xué)朱若斐課題組 AFMs:師法自然 - 受蓮花多重仿生策略啟發(fā)的強(qiáng)氫鍵網(wǎng)絡(luò)纖維素水凝膠用于太陽能界面蒸發(fā) 2025-04-24
- 華中師大曹郁教授團(tuán)隊(duì) Polym. Rev. 綜述:溫敏纖維素水凝膠 - 材料設(shè)計(jì)前沿 2025-02-21
- 武大周金平/宋智平團(tuán)隊(duì) Adv. Mater.:羧酸化纖維素水凝膠電解質(zhì)助力雙界面穩(wěn)定水系鋅-有機(jī)電池 2024-11-14