新材料:一种绿色纤维素溶解新体系

来源: 2025/6/22 0:02:00分类:前沿发明
标签:纤维素
第一时间
00:02
热门跟帖
随着全球对“减污降碳协同增效”理念的广泛共识,加强对天然聚合物绿碳资源的开发和利用引起了各国的广泛关注。其中,纤维素由于其自然产量巨大、可再生、可生物降解和良好的生物相容性等特殊的理化性质,一直以来都是科研和产业界的关注焦点。但是,由于纤维素高结晶性的致密结构和其分子链间的强相互作用,使得绿色高效纤维素溶解体系的开发一直是实现其功能性先进应用的一大挑战。
 
近日,青岛能源所系统集成工程中心木质纤维绿碳材料项目部,基于溴化锂熔盐水合物非溶解预处理与甲酸酯化的协同策略,建立了一种绿色高效的纤维素甲酸溶解体系,可用于制备性能可调的再生纳米纤维素甲酸酯(RNCF)、丝线和薄膜材料等(图1)。
 
图1 纤维素甲酸溶解体系及应用示意
 
研究团队发现,与常用的离子液体和共溶剂溶解纤维素体系不同, LiBr·3H₂O在室温下对纤维素(特别是高聚合度棉浆纤维)进行15分钟预浸渍处理后,能够显著破坏其分子间和分子内氢键(氢键结合强度降低了25%),高效解构其结晶结构(结晶度降低了86%),从而提升其化学反应活性及在甲酸中的酯化反应和溶解效率,溶解度高达10%。通过XPS、固/液体NMR与氢-氘交换FTIR等系统表征证实,LiBr·3H₂O在室温处理过程中,不饱和配位的水合锂离子可渗透到纤维素结晶区内部,与纤维素羟基的氧原子配位,从而打破纤维素氢键,而溴离子可与纤维素羟基的氢结合,并协同水合溴离子的空间位阻效应有效防止氢键重构,实现对纤维素致密结构的高效解离。在此温和条件下,LiBr·3H₂O溶剂并不溶解纤维素,处理后可直接进行固液分离,液体可直接回用,纤维素固体经水清洗后可与甲酸高效反应,90 ℃反应1.5小时(或室温反应5天)可完全溶解,溶解的纤维素可在水中再生,得到高取代度(>1.2)、高聚合度(300-700)和高得率(100%)的再生纤维素甲酸酯,再经高压均质处理可制得尺寸均匀的RNCF。
 
此外,引入的甲酸酯基官能团(甲酰基)显著增强了RNCF的两亲性平衡,使其可同时作为水包油型和高内相油包水型皮克林乳液的高效稳定剂,展现出广阔的应用潜力。同时,酯基的引入也可使再生的纤维素甲酸酯容易脱水,降低工业运输的成本;溶解于甲酸溶液的纤维素甲酸酯,既可在稀释的NaOH凝固浴中纺丝,也可通过流延法成膜,所得到的新材料均具有良好的机械性能和绿色属性,可拓宽其在高附加值功能性先进材料领域中的应用。
 
值得注意的是,溴化锂熔盐水合物和甲酸(可由生物质转化获得)均易于回收回用,可确保该纤维素溶解体系的绿色、可持续。因此,该工作有望为纤维素的绿色高效溶解,纳米纤维素的清洁制备以及纤维素基功能材料的开发和利用构建新的技术平台。
 
相关工作已于近日在线发表于ACS Nano期刊。论文第一作者是来自芬兰奥博学术大学的联合培养博士研究生张义栋和邓王芳,通讯作者为李滨研究员和芬兰奥博学术大学徐春林教授。相关研究得到了国家自然科学基金、中国科学院国际伙伴计划和青岛市科技惠民示范专项等项目的支持。
 

❥发表您对此文章的看法,点击下面⇩ 【热门跟帖】

热门跟帖✎

◆世界服装鞋帽网版权与免责声明

1、凡本网注明"来源:世界服装鞋帽网sjfzxm.com"的所有作品,版权均属世界服装鞋帽网所有,转载请注明"来源:世界服装鞋帽网sjfzxm.com",违者,本网将追究相关法律责任。
查看全部↓

您可能感兴趣的文章

  • 市场监管总局(国家标准委)批准发布42项劳动防护用品强制性国家标准 标签:纤维素 2025/9/12 15:41:00

    据市场监管总局网站消息,近日,市场监管总局(国家标准委)批准发布42项劳动防护用品强制性国家标准,全

  • 外贸快讯:墨西哥对原产于中国的鞋类作出反倾销终裁 标签:纤维素 2025/9/11 19:56:00

    墨西哥经济部发布公告,对原产于中国的鞋类(西班牙语:calzado)作出反倾销终裁,决定对涉案产品设定22.58美元/双的最低限价,对进口价格低于最低限价的涉案产品征收差额反倾销税,且对不同的出口商/生产商设定了对应的最高税额,其中,   1.浙江比迪比鞋业有限公司(Zhejiang Bidibi Shoes Co. Ltd.)最高税额为0.54美元/双、   2.莆田市鑫龙鞋业有限公司(Putian Xinlong Footw

  • 从美国50%关税冲击下的印度皮革业到坎普尔150亿订单被取消的焦虑与重生 标签:纤维素 2025/9/11 19:45:00

     CLE区域主席Asad Iraqi发出了严峻警告:“坎普尔地区整个皮革产业链,从上游原料到下游加工,恐有百万人生计受到直接影响,其中保守估计,至少有10万个直接工作岗位面临被裁撤的风险。”这一数字令人震惊,不仅揭示了行业危机的深度,更凸显了关税政策对社会就业和区域稳定的潜在巨大威胁。   阿格拉地区的皮革鞋类出口额已经从2022-2023财年的约37亿卢比,骤降至2023-2024财年的26亿卢比,颓势已然显现。而当前美国实施的50%关税政策,无疑将如同雪上加霜,进一步加剧这一下滑趋势,可能导致数

  • 行业数据:中国服装行业经济运行1-7月情况 标签:纤维素 2025/9/10 18:32:00

    7月,受海外市场需求疲弱、“抢出口”效应减退影响,叠加高温暴雨极端天气以及服装消费进入传统淡季等

  • 行业数据:产业用纺织品行业1-7月运行情况 标签:纤维素 2025/9/10 18:31:00

    2025年以来,全球经济面临高度不确定性,根据世界银行最新发布的《全球经济展望》报告,2025年

  • AI赋能,聚力出海!200+中企亮相2025INTEX墨西哥纺织展,共拓北美商机! 标签:纤维素 2025/9/10 18:19:00

    INTEX国际纺织展,是以数据驱动的数字化专业展,旗下包含服装服饰及面辅料、家用纺织品及辅料、箱包及鞋业系列品牌展。INTEX国际纺织展整合优势资源,致力于与中国服装品牌共同成长,带领中国纺织服装企业“走出去”,出海发展商机,做中国服装品牌和市场发展的推动者和见证者。   2025年,INTEX国际纺织展将在越南、印尼、阿联酋、日本、南非、波兰、墨西哥、巴西、印度、沙特阿拉伯等全球重点纺织地区举办15+场专业纺织服装展,展品范围涵盖原材料、纱线、面料、辅料、服装服饰、家纺及面料、箱包、鞋业、纺织机械

  • 行情分析:棉价市场趋势上涨预期可能性很低 标签:纤维素 2025/9/10 11:37:00

    昨日郑棉主力CF2601合约下跌95元,报收13835元/吨,市场在新棉上市前显得疲软,正在向下寻找

  • 【关注】8月纺织服装专业市场景气指数监测结果发布 标签:纤维素 2025/9/9 17:18:00

    中国纺联流通分会景气监测结果显示,2025年8月,全国纺织服装专业市场管理者景气指数为52.26

  • 中国服装8月电商景气指数发布 标签:纤维素 2025/9/9 17:15:00

    景气指数监测结果显示,2025年8月, 中国服装电商景气指数为49.95,较上 月上升0.33;分项

  • 红豆集团攻坚克难发展先锋 | 倪清:守正创新,行稳致远 标签:纤维素 2025/9/9 13:51:00

    他用十五年的坚守与拼搏,从一名区域拓展员成长为集团线上业务的领航者;他用精准的市场洞察和灵活的运营策略,让京东、抖音两大平台齐头并进,成为集团线上化战略的中坚力量;他用对团队的信任与培育,打造出一支有战斗力、有凝聚力的电商铁军。倪清的奋斗故事,正是红豆集团“发展是硬道理”理念的生动注脚。

首页
首页
资讯频道
新闻资讯
招商频道
招商频道
视频频道
视频频道
联系我们
联系我们