2015大创调研报告

调研报告 资源节约和资源再生是当下最热门的话题，我们研究的“离子液体法制备棉杆纤维/废旧羊毛（绒）共混再生纤维“不仅有效的利用了废弃的大量棉杆和羊毛提高了资源的利用率，而且优化了工艺流程方便高效；如下就是我们的调查结果。自2004年由Nishino提出全纤维素复合材料以来，引起了许多人的兴趣，相关的研究也火热的进行起来。纤维素纤维也被制成了纤维素纤维热固性树脂基复合材料和纤维素纤维热塑性树脂基复合材料，与玻璃纤维等相类似。广泛的研究已经开展，并且已经出现了许多的产品，其中的研究可分为以下几个方面。1.改性方面的研究： 若以苄基化木粉作基体树脂，以剑麻纤维作增强材料，制备得到剑麻纤维增强苄基化木纤维基复合材料性能良好，可部分替代塑料作为结构材料，能自然降解，是环境友好型材料；余权英等人发现，增重率在35%以上，含氮量在8.5%9.7%的氰乙基化木可在160单独或与PS、PVC、ABS 等合成高聚物共混热压成型为均匀半透明的薄片。2.纤维素溶解方面的研究：2005年，Xie H.-B等通过BMImCl/纤维素溶液，制备膜状木质角蛋白/纤维素复合材料；2005年，Gindl W以不同比列的纤维素I和纤维素II的LiCl/DMAc纤维素溶液制备了全纤维素纳米复合材料，其拉伸强力可达240 MPa，弹性模量为13.1 GPa；2006年，复旦大学的倪秀元以LiCl/DMAc溶剂体系获得苎麻纤维素溶液，以其作为基材，通过真空袋压制备苎麻自增强复合材料； 2007年，Kilpelainen用纤维素、碱木素、木聚糖、云杉及其组合物的离子液-纤维素溶液，通过二氧化碳超临界干燥技术制备出了木质纤维素气凝胶； 2008年，Costas Tsioptsias通过在室温下离子液体溶解的纤维素溶液进行水或甲醇置换，得到纤维素水凝胶，并通过超临界CO2流体干燥法制备纤维素纳米多孔气凝胶。3.共混膜方面的研究： 2009年，Rong-Lan Wu纤维素 /大豆分离蛋白(SPI, soy protein isolate)共混薄膜具有良好的耐水性、热稳定性和增强的机械性能；2010年，Takegawa等在AMImBr 和BMImCl 中分别溶解甲壳素和纤维素后再按一定比例混合, 制备出甲壳素/纤维素的复合凝胶和薄膜；2013年，Mitsuhiro Shibata将分别经过1-丁基-3-甲基咪唑氯化物（BMIMCl）高温浸渍处理的棉织物（CF）和柏树屑（HL）进行热压，得到CF的BMIM氯化物和HL的BMIM氯复合物。并通过索氏提取去除包含在复合材料中的BMIMCl，随后热处理生产全纤维素和全木质复合材料；2013年，武汉纺织大学郭密等人用BMImCl离子液体获取稻草秸秆溶液，选用棉织物作增强基材，制备了高气密性增强膜，结果表明秸秆液在棉织物表面形成无界面致密膜，这种增强膜具有高气密性、强吸湿性、较好的力学性能。通过以上可看出，纤维素纤维的制备和应用越来越广泛。因为纤维素来源广无污染，具有非常优异的机械性能，且有良好的亲水性和生物相容性，能够与其他的物质进行共混和复合，弥补原有物质结构上的不足，提高了力学性能，使其具有更大的适用性。但是纤维素纤维和所用基体的界面能有较大的差别，且分子内部和分子间复杂的氢键及较高的结晶度，这就要求选择适当的相容剂来改善纤维和基体的界面粘接状况1。因此，大量的专家和学者研究纤维素纤维，通过对纤维素溶解体系12的研究，设想利用纤维素溶液作为基体来制备全纤维素复合材料。对纤维素离子液体溶解的研究有用离子液体1-丁基-3甲基咪唑氯盐(BMIMC1)为溶剂，溶解棉浆粕得到均匀透明的纤维素溶液制得具有一定强度的均匀透明的纤维素薄；对EmimAc在纤维素溶解及纺丝方面做的研究，表明EmimAc是溶解纤维的良好溶剂；离子液体的阴离子对溶解纤维素的影响，提出EmimAc是很好的卤盐离子液体替代品；还有就是对芦苇纤维素和棉秆纤维素溶解及成膜性所进行的研究。对蛋白质离子液体溶解的研究有用离子液体溶解羊毛纤维得出采用离子液体可以溶解羊毛并提取羊毛角蛋白的结论；采用离子液体氯化 l一丁基一3一甲基咪唑(BMIMC1)溶解丝素(SF)，获得 BMIMC1SF溶液，再与聚乙烯醇(PVA) 水溶液共混，制备得到 PVASF共混膜的实验离子液体中丝素聚乙烯醇共混膜的制备及表征 ，表明溶液共混使共混膜中SF-9 PVA发生了化学键键合，乙醇处理使共混膜中SF主要以B一折叠结构存在；用离子液溶解羽毛角蛋白，结果显示在温度为130度，羽毛角蛋白在 BMIMCl中是可溶的，通过沉淀在水中获得的再生的角蛋白材料占初始质量的51%，而且机械性能不错，可以制成具有物理状态的纤维或者薄膜。对离子液体溶解复合膜的研究有离子液体法制备再生纤维素角蛋白共混膜的研究，表明与单一原料组分相比，共混膜具有较高的热稳定性，但力学性能有所降低，此外，羊毛角蛋白再生前后的结构并未发生显著变化。而本次研究课题离子液体法制备棉秆纤维废旧羊毛（绒）共混膜的研究更是还未见到有相关的报道，同时，本课题具有原料来源广，价格低廉，节约能源，绿色，环保，无污染等诸多优点。制备所得的共混膜具有良好的力学性能，改善了羊毛的物理机械性能，同时也具有纤维素的再生功能，有很大的市场开发价值。参考文献 1 王明,汪青,王怀芳.用离子液体溶解羊毛纤维的研究J.中原工学院学报,2010，21(6),52542 季延,李龙.棉杆皮生化工艺脱胶研究J .西安工程大学学报,2009,23(6).3 张猛,马博谋,何春菊,离子液体法制备再生纤维/角蛋白共混膜的研究J.上海,东华大学材料科学与工程学院,2013.4 卢素娥,离子液体法纤维素薄膜的制备及性能的研究J.佛山,广东纺织职业技术学院,2012.5刘雁红,邓宇教授.离子液体溶解棉秆研究.天津科技大学,2009(4). 6王明,汪青等人.羊毛角蛋白的提取研究M.2011(09).7刘华丽,刘秀英,陈雍雍等人.丝素溶解纤维素制得共混膜D.东华大学学报,2011,57(3).8 P.maki-arvel al Lignin dissolved in the ionic liquid and the timber D.2010,06.9A.casas. Renewable lignin dissolved i