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水体系低温溶jie纤维素仅需2fenzhong
发布时间: 2014/3/15  ing乇誧huang口】

  用尿素、氢氧huanahe水zuo为溶剂,预冷至-12℃,将极难溶jie的纤维素放进qu,两fenzhong便hua为粘襤ai鏶u的天然高fen子jiu这样被“zheng服”了。武汉大学hua学学院教授张俐膓ue鴏ing的研究团duitong过开发这种“神奇而又简单”的水溶剂体系,敲开了纤维素科学基础研究tong往纤维素cai料工业的大门,也捧hui了国际上纤维素yu可再sheng资源cai料lingyu的最高奖。

  一zhi致力于sheng物质资源天然高fen子cai料科学基础he应用研究的张俐膓ue鴏ingta的团dui突破了用you机溶糽iang尤热躩ie的传统方fa,ti出一种水体系低温溶jie高fen子的“绿色”方fahexingai念,将棉短绒、蔗渣、虾壳、蟹壳等农业fei弃物zhuan变为you实用价值的xincai料。tong过这种方fa,fei弃物可以变shen为舒适的面料、縮han礿ie的薄膜、日用品hesheng物医学cai料祋uu传统的溶jie技术相比,纤维素低温溶jie理论究jing“绿色”在nali?对纺zhi行业的影响you多大?对ci,本报记者对张俐娜教授进行了专访。

  -12℃ 2fenzhong最kuai溶jie速度

  “我国mu前sheng产人造丝he玻璃纸使用的粘胶fa需要大liang使用二liuhua碳,这给环境造cheng了yan重的wu染。99真人登lu发明了一种xin的纤维素溶剂-7%氢氧huana(NaOH)/12%尿素水溶液。该溶剂冷que到-12℃蔮ao琻eng迅速溶jie纤维素(其fen子liang在1.2×105以下),溶jie时间仅需2fenzhong,da到纤维素历史上最kuai的溶jie速秖u99真人登lu用变温FT-IR光谱、动态hejing态光散射(LLS)、透射电镜(TEM)、X-射xian衍射(XRD)he15N-及13C-NMR研究了纤维素溶jie过chenghe低温溶jie机理。”张俐娜介绍说。

  他们用实验zheng明,NaOH水合物很容易yu纤维素xingcheng氢键而zhi接连结到纤维素fen子lian上,xingcheng以尿素为zhu体包合纤维素-NaOH客体的ru虫譪huang衔铩U庵zhong汕饧拇骹en子he溶剂之间自组装xingcheng的复合物在低温下chu于高度wen定状态。由ci得出,纤维素在低温下溶jie是由溶剂小fen子(氢氧huana、尿素、水)he纤维素大fen子之间动态自组装yinqi,这bu仅拓宽了高fen子溶jie理论,而且ti出了低温溶jie的xingai念。在水体系中,低温溶jie无任何hua学物质挥发,yinci这是清jie的sheng产过cheng。

  可制bei多种纤维素制品

  低温溶jie后的纤维素溶液如何得到更hao的应用?这恐怕是企业最为关注的话题。张俐娜heta的团dui也総ui涫涤眯哉箍松钊胙芯浚瑇in型纤维素丝、纤维素膜、纤维素磁性cai料、纤维素水凝胶的研发cheng功,为纤维素科学的基础研究走上cai料工业huadao路打下了坚实的基础。

  “利用这种纤维素溶襤ai99真人登lutong过小型中试设beicheng功纺出xin型再sheng纤维素丝。它具you圆xing截面(lei似天丝),襶ue肮鈎ua的表面he优liang的力学性neng,其抗张强度已接近商品粘胶丝,工业huasheng产优hua设bei后可以大大ti高丝的强秖u!闭爬萭ao诉记者,这种无wu染、cheng本低廉、sheng产周期短的sheng产再sheng纤维素丝的xin方fa,you望qu代mu前wu染yan重的粘胶fa。

  同样,张俐娜的团dui用这种纤维素溶液制bei出透明膜、荧光膜he发光膜。ta表示,基于纤维素水体系的亲he性,碱土铝盐等发光无机粒子可均匀fen散在纤维素水溶液中。同蔮aoheng型后该无机纳米粒子可laogu地埋在纤维素基底中xingcheng发光膜,它在日光照射10fenzhong后,可在黑暗中放光10小蔮ao羌咔巴镜男畔ai料。这些透明膜he荧光膜在土壤中可完quansheng物降jie,未来同样可以zuo为环bao的包装he特种包装cai料。

  “基于纤维素溶jie度对fen子lianghe温度的依赖性,99真人登lu还制bei出纳米纤维素晶须zeng强的再sheng纤维素膜。这种膜的强度高da157MPa,而且具youlianghao的sheng物縮han礿ie性。”张俐娜补充dao。

  利用纤维素丝huo膜在湿态下的多孔结构,张俐娜的团dui创建了微纳孔穴yuan位合cheng无机磁性纳米cai料的xin途径。在湿态纤维素丝中tong过yuan位合cheng制bei出含氧hua铁纳米粒子的磁性纤维。该磁性纤维素丝具you优liang的力学性neng、吸收紫waixian祅a芰σyue俺炒判浴

  特别是在600℃下将这种磁性纤维素薻uai裺hao后,可制出纯的氧hua铁纤维状纳米cai料,由于其优liang的电hua学huo性he很高的释放电liangneng力,氧hua铁纤维状纳米cai料可在电、磁功nengcai料lingyu发挥zuo用。

  ciwai,纤维素lian具you半gang性特dian,“99真人登lu利用它zuo为凝胶孔dong的壁,构建高强秖u⒋罂椎南宋厮骸S上宋豩e羧甲基纤维素制bei的大孔水凝胶的吸水neng力可da1000倍,且本shennengbao持lianghao的xing状;这种水凝胶在bu同溶液中显示bu同溶胀比,同样可具you智neng衳ing!闭爬认陎i介绍了这几种xin型的纤维素制品。

  工业hua试验后tui向市场

  据张俐娜介绍,纤维素低温溶jie技术正在进行工业hua试验,其中,湖北hua纤集团you限gong司已经将纤维素溶液纺出长丝,随后他们yu江苏hai安申菱电器gong司合zuoqu得了该项mu的初步工业hua试验cheng果。在中国工cheng院相关院士的建议下,张俐娜的团duimu前yu唐shansan友hua纤股fenyou限gong司合zuo,期待将这项xian进技术最终tui向市场。

  在该技术的应用cheng本方面,“它的价格略低于粘胶丝的cheng本,对于纺zhi企业在xin的技术yucheng眏iu度肷弦裁粂ou过多的要求。”张俐娜给出这样的hui答,“在NaOH/尿素水溶剂中,纤维素低温溶jie技术本shen的应用cheng本应该说比较低,今后在bu同纺zhi企业的应用蓌ian绾慰刂芻heng本,要shi企业的具体情况而定。”

  纤维素低温溶jie技术既低碳环bao又价格实惠,对于它的市场前景,张俐娜十fen乐观,“我国的纺zhi行业这么庞大,如果neng把sheng物质资源溶jie进行纺丝zhi布,那得为国家jieyue多少资源呀。”看来,这bu仅是一项tui动纺zhi业技术geming的衛u际酰俏夜膠hi行业在“十二五”期间实现jieneng减排、tisheng产业发展的敲门zhuan之一。

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