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《不同溶解體系纖維素基氣凝膠的研究進(jìn)展》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、不同溶解體系纖維素基氣凝膠的研究進(jìn)展魏鳴張玉清劉以凡福州大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院福州大學(xué)福建省生物質(zhì)資源化技術(shù)開發(fā)基地纖維素氣凝膠具有低密度、高比表面積及高孔隙率等特性，已經(jīng)在化工、建筑、造紙、材料等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。高效的纖維素溶劑是開發(fā)利用纖維素氣凝膠的前提條件，本文介紹了一些常用的纖維素溶劑及其溶解機(jī)理;介紹了纖維素氣凝膠材料的制備流程，并著重闡述丫各種纖維素氣凝膠材料的最新研究進(jìn)展，最后對(duì)纖維素基氣凝膠材料的未來發(fā)展進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：纖維素;離了液體;氣凝膠;基金：W家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（21577018）Researchprogres
2、soncelluloseaerogelswithdifferentdissolvingsystemWEIMingZHANGYu-qingLIUYi-fanAbstract：Celluloseaerogelswiththecharacteristicsoflowdensity,highspecificsurfaceareaandhighporosityhavebeenwidelyusedinthefieldsofchemicalindustry,construction,paperindustryandmaterials.Itistheeffici
3、entcellulosesolventthatistheprerequisitesofthedevelopmentandutilizationofcelluloseaerogels.Herein,somemonusedcellulosesolventsandtheirmechanismswasintroduced.Thelatestresearchprogressonvariouskindsofcelluloseaerogelswasdiscussed,presentingthepreparationprocessofcelluloseaerog
4、els.Finally，thefuturedevelopmentofcellulose-basedaerogelswasprospected.Keyword：cellulose;ionicliquid;aerogels;纖維素是自然界中最豐富的生物質(zhì)原料，其本質(zhì)是植物的一部分，具有安全性、生物相容性和生物可降解性等諸多優(yōu)勢(shì)。纖維素氣凝膠，是第三代氣凝膠材料，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、可再生性、生物相容性等優(yōu)點(diǎn)。由于纖維素存在大量羥基，可通過氫鍵自纏繞形成凝膠。但是大量氫鍵的存在使其不易溶于一般溶劑屮。因此，高效的纖維素溶劑是開發(fā)利用纖維素材料的前提條
5、件，再利用各種纖維素溶液進(jìn)行后續(xù)處理，采用不同的衍生化處理、凝膠劑和干燥方法可定制功能各異的纖維素氣凝膠材料［1，2］。1纖維素溶劑1.1N-甲基嗎啉-N-氧化物（NMM0）JohnsonUl于1969年發(fā)表了NMM0作為纖維素溶劑的第一項(xiàng)專利，此后NMM0被廣泛用作纖維素非衍生化溶劑，其溶解機(jī)理如圖1所示。迄今為止，NMM0溶解纖維素工藝克服諸多困難，成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)Lyocel1纖維和Tencel纖維，同吋NMM0回收系統(tǒng)采用無排放技術(shù)，99.6?f99.7%的NMM0可從凝結(jié)屮回收。通常NMM0工藝可根據(jù)纖維素水分含量和纖維素紙漿的特性，
6、可以生產(chǎn)高達(dá)30%左右的纖維素溶液。在大多數(shù)工業(yè)的Lyoccll工藝中，典型的組成是50%?60%NMM0，20%?30%H20和10%?15%纖維素。當(dāng)溫度大于85°C,NMM0/H20破壞纖維素大分子間的氫鍵，NMM0偶極與纖維素大分子的羥基形成絡(luò)合物，纖維素溶解。Zha0以1指出，當(dāng)溫度處于7（riOO0C之間，纖維素/XMM0混合物屮的NMM0晶體結(jié)構(gòu)變成液體狀。流動(dòng)相NMM0可將晶體纖維素轉(zhuǎn)變成無定型。微波加熱可加速NMM0中纖維素的溶解，該過程顯著縮短了溶解時(shí)間和能量消耗。但是，熱不穩(wěn)定和一些副反應(yīng)（M1M0分解、纖維素降解等）會(huì)產(chǎn)生
7、大量的副產(chǎn)物，導(dǎo)致產(chǎn)品性能下降。1.2離子液體離子液體（IL）是一種在低溫下（＜100°C）為液體狀態(tài)的鹽，具有非揮發(fā)性、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性、不可燃性和蒸汽壓小等諸多特性。2002年，Swatloski等首次發(fā)現(xiàn)離子液體可在低溫下溶解纖維素，為纖維素的溶解和再生開辟了新的研宄領(lǐng)域，如1-烯丙基_3-甲棊咪唑氯化銨（AMIMC1）可在一定溫度下溶解纖維素樣品，無須任何預(yù)處理，在水中凝結(jié)置換后可形成機(jī)械性能良好的纖維素膜［6］。Fukaya等［7］通過“one-pot”法合成大量一系列含有二中基磷酸酯、甲基磷酸甲酯或磷酸甲酯的烷基咪唑鹽，可在溫和條
8、件下溶解纖維素。為提高溶解能力，離子液體溶解纖維素的機(jī)理己被廣泛研宄。0前機(jī)理的研究顯示，離子液體的陰離子和纖維素羥基的相互作用起重要作
