离子液体法制备再生竹纤维素膜及其性能

合成离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim]Cl),用以溶解聚合度为500的竹浆粕,制得再生竹纤维素膜.通过XRD(X-Ray Diffraction),FT-IR(Fourier Transform Infrared spectrometry),TG(Thermogravimetric)测试手段,研究竹浆在离子液体中再生前后结构性能的变化.结果表明:再生后竹浆的晶体形态由纤维素Ⅰ变为纤维素Ⅱ;[Bmim]Cl对竹浆的溶解属直接溶解,溶解过程不涉及化学反应;再生竹浆的热分解温度较原竹浆有所降低.离子液体法和黏胶法再生竹纤维素膜强度的比较结果表明:同等条件下,离子液体法再生竹纤维素膜的干态强度高于黏胶法再生竹纤维素膜强度.     

麦草碱木素在碱性离子液体[Bmim][OH]中的溶解机理

对麦草碱木素在强碱性离子液体[Bmim][OH]溶解过程中木质素的结构变化进行了解析,并对溶解机理进行了探讨.利用微波加热辅助溶解,实验条件如下:微波功率500 W,温度90℃,反应时间30 min,固液比1:10.通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、凝胶渗透色谱(GPC)、元素分析、二维异质单量子相干核磁共振(2D HSQC NMR)、瞬时高温热解装置-气相色谱-质谱联用(Py-GC-MS)等方法进行分析和表征.研究结果表明:碱木素在[Bmim][OH]离子液体溶解过程中其芳香环结构保持稳定,主要发生了侧链取代或单元连接间含氧基团的脱除,溶解后再生的木质素相对分子质量轻微下降,分子量分布更加均匀;同时,再生木质素的不饱和度增大,这是由于溶解过程中发生了脱水反应.二维核磁共振光谱与Py-GC-MS分析表明,在强碱性离子液体体系中木质素的溶解过程以大分子中β-O-4′键的断裂最为明显,β-β、β-5次之,S/G比例明显降低.文中成果为碱木素高值化应用的相关理论和产品开发提供了基础数据和技术方向.     

离子液体中纤维素的溶解及再生特性

探讨了不同来源纤维素在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯代盐(［bmim］Cl)中的溶解性能,并采用红外光谱、X-射线衍射及热重分析等手段对木浆纤维素在离子液体［bmim］Cl中溶解和再生前后的结构变化进行了分析。结果表明,未经活化的纤维素可直接溶解于离子液体［bmim］Cl 而不发生其它衍生化反应,原纤维素聚合度越低,溶解越容易。再生纤维素分子量较原纤维素有所降低,结晶状态由纤维素Ⅰ转变为纤维素Ⅱ,再生后纤维素热分解温度降低,热稳定性略有下降。     

离子液体对模拟生物质原料组分的选择性分离

设计合成了一系列咪唑基羧酸盐离子液体:1丁基3甲基咪唑甲酸盐,1丁基3甲基咪唑乙酸盐,1丁基3甲基咪唑乳酸盐,1丁基3甲基咪唑乙醇酸盐,1丁基3甲基咪唑苯甲酸盐和1丁基3甲基咪唑二氰胺盐,并采用氢核磁方法对这些离子液体进行了表征和结构确认。研究了离子液体的阴离子结构、体系溶解温度对木质素和木聚糖溶解度的影响。根据不同离子液体对纤维素、木聚糖、木质素溶解性能的差异,实现了模拟生物质原料3个组分的选择性逐级分离,木质素、木聚糖和纤维素的分离质量分数分别为76.9%、75.4%和99.3%。离子液体[C4mim][N(CN)2]的回收质量分数为89.6%。     

氯化胆碱离子液体的合成表征和应用研究

氯化胆碱和尿素形成的低共融溶剂是一类新型的离子液体.这类离子液体具有价格低廉、环境友好及合成简便等优势.本文合成了氯化胆碱-尿素(Ch Cl-Urea)离子液体,使用红外光谱(FTIR)对得到的透明澄清的液体进行了表征,结果表明合成的液体是目标离子液体.并对不同温度下离子液体的密度、粘度以及表面张力进行了分析.利用离子液体良好的溶解性能,用自制离子液体对鸡骨中的羟基磷灰石成分进行了提取,FTIR检测提取物为羟基磷灰石.对其基础性质分析得出:提取的羟基磷灰石的堆密度与合成的羟基磷灰石数值相差不大;提取的羟基磷灰石具有良好的吸湿性和透气性.     

深度共熔溶剂分离提取玉米芯纤维素

为探索纤维素分离提取的新方法,采用以1,4丁二醇(BDO)和氯化胆碱(ChCl)为氢键供受体的深度共熔溶剂(DES),分离提取废弃生物质玉米芯中的纤维素。通过实验考察了常压下ChCl与BDO物质的量比、温度、时间、液固比对纤维物质得率和纤维素含量的影响,通过红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG/DTG)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等对原料和产品进行了表征分析。结果表明:当ChCl-BDO物质的量比为1∶3、温度为180℃、时间为4h、液固比为20∶1时,纤维物质的得率为44.6%,纤维素含量为77.8%,木质素的脱除率达到95%,半纤维素的脱除率为75%,纤维素基本不损失。FT-IR,TG/DTG,XRD,SEM分析表明,玉米芯经DES处理后,木质素、半纤维素被大量脱除,得到的纤维物质内部较松散,纤维素的结构基本未被破坏。DES在纤维素分离提取领域有着良好的应用前景。     

废弃棉织物的离子液体预处理与酶水解

利用1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([AMIM]Cl)离子液体预处理废弃棉织物,再经纤维素酶水解.通过偏振光显微镜观察棉纤维的溶解过程,采用扫描电镜、X射线衍射和傅里叶变换红外光谱表征棉织物处理前后的形貌和结构.结果表明,[AMIM]Cl处理棉织物的最佳温度和时间是110℃和90min.此条件下,[AMIM]Cl对棉织物纤维素的溶解为物理溶解,处理后纤维素的晶型由Ⅰ型转为Ⅱ型,结晶度比未处理时降低了57%.再生纤维素酶解48h后还原糖得率达96%,约为未处理的6倍.     

低共熔溶剂(DES)分级分离木质纤维素组分新技术

采用低共熔溶剂（DES）预处理木质纤维素,以提高残渣纤维素的酶解糖化效率。以稻壳为原料,从6种DES （乳酸-甘氨酸、草酸-氯化胆碱、甲酸-氯化胆碱、乙酸-氯化胆碱、甘油-氯化胆碱、乳酸-氯化胆碱）中,筛选脱木素效果最好的两种DES,即甲酸-氯化胆碱和乳酸-氯化胆碱;然后,利用上述2种DES预处理稻壳、玉米芯、樟木、杉木、800 kGy玉米芯等5种生物质原料,评价DES预处理生物质分离"三素"效果,结果表明甲酸-氯化胆碱预处理玉米芯分离"三素"效果最好;最后,优化了甲酸-氯化胆碱预处理玉米芯分离"三素"工艺参数,最佳参数为：时间120 min,温度115℃,投料量10%（质量分数）。在优化条件下,残渣纤维素含量74.31%,木质素脱除率81.49%,木质素纯度77.07%,半纤维素完全水解。XRD分析表明,残渣纤维素为Ⅰ型纤维素,结晶度48.57%;残渣纤维素酶解糖化效率为98.56%。     

胶原蛋白在乙酸酯类离子液体中的溶解及再生性能

合成了2种乙酸酯类离子液体3-甲基-1-乙氧羰基甲基咪唑氯盐([Etmim]Cl)、3-甲基-1-乙氧羰基甲基咪唑溴盐([Etmim]Br),通过核磁共振氢谱(1H NMR)和元素分析确认目标产物化学结构。比较胶原蛋白分别在2种离子液体中的溶解能力大小,并分别探讨了4种不同再生试剂对胶原蛋白再生情况的影响,如去离子水、甲醇、乙醇、丙酮。对以([Etmim]Cl)离子液体为溶剂、甲醇为再生剂的再生前后胶原蛋白进行傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析。结果表明:2种离子液体都是胶原蛋白的直接溶剂,且([Etmim]Cl)对胶原蛋白的溶解时间比1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐[AMIM]Cl和1-丁基-3-甲基咪唑氯盐[BMIM]Cl缩短了15%~20%,在140℃时,[Etmim]Cl溶解固体质量分数为8%的胶原蛋白仅需15 min,同时胶原蛋白再生前后结构并未发生变化。     

纤维素在ZnCl_2水溶液中的溶解性能及再生结构

比较了不同质量分数的ZnCl2水溶液溶解不同聚合度纤维素的能力,发现:质量分数为65.0%以下的ZnCl2水溶液不能溶解纤维素;当ZnCl2水溶液的质量分数达到或超过65.0%时,未被水分子饱和的Zn2+可与纤维素分子链作用,使纤维素溶解,且65.0%的ZnCl2水溶液的溶解效果最佳;随着纤维素聚合度的增大,其溶解性能下降;经ZnCl2水溶液溶解后的再生纤维素的聚合度下降.广角X-射线衍射(WAXD)分析表明再生纤维素为纤维素Ⅱ结晶变体;傅里叶变换红外光谱(FT-IR)显示ZnCl2水溶液是纤维素的非衍生化溶剂,且再生纤维素分子内的氢键减弱.     

碱性离子液体提取后烟梗纤维形态及抄造性能的变化

以碱性离子液体[MMIM]DMP为溶剂,采用红外光谱和原料成分分析等手段研究再造烟叶原料烟梗经离子液体提取后表面形态、打浆及抄造性能的变化.结果表明:烟梗经碱性离子液体提取后,原料表皮组织出现少量的蜂窝状结构,纤维细胞间的填充物质明显减少,孔隙增加;烟梗中的芳香类物质及木质素能较好地溶于碱性离子液体中,原料中纤维素相对含量明显增加;脱除部分木质素后的烟梗原料打浆后纤维的分散程度较好,打浆性能明显改善,抗张强度可提高35%左右,抄造性能明显改善,松厚度和透气度指标得到了优化.     

超声波辅助合成[Gly]Cl离子液体的研究

采用超声波辅助加热回流的方法合成了甘氨酸离子液体([Gly]Cl),探讨了反应物摩尔比、反应时间、反应温度和超声波功率对离子液体收率的影响及超声波对合成反应的强化效应,并对目标产物进行了傅利叶红外光谱(FT-IR)表征.结果表明[Gly]Cl较优的合成条件为超声波功率125W、反应温度60℃、反应时间2h、盐酸与甘氨酸的物质的量之比值1.8,此时离子液体的收率约为89.97%.     

离子液体法制备再生纤维素/角蛋白共混膜的研究

合成了离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl),以其为溶剂溶解羊毛角蛋白和纤维素,并制得再生纤维素/角蛋白共混膜.通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、热失重分析仪(TGA)及强度测试仪等对共混膜的性能进行表征.测试结果表明: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     

纤维素在1-丁基-3-甲基咪唑系列离子液体中的溶解性能研究

合成了1丁基-3-甲基咪唑的乙酸盐（[bmim][Ac]）、乳酸盐（[bmim][La]）、乙醇酸盐（[bmim][Ga]）以及二氰胺盐（[bmim][Dca]）4种离子液体．测定了70℃时纤维素在这些离子液体中的溶解度，并利用。HNMR核磁研究了其溶解规律．借助傅里叶转换红外光谱（FTIR）、热重分析（TGA），对从[bmim][Ac]／纤维素溶液中再生纤维素的结构和热稳定性进行了表征．结果表明，4种离子液体中，乙酸根的氢键形成能力最强，离子液体[bmim][Ac]对纤维素的溶解效果最佳，而且在纤维素的溶解以及再生过程中，纤维素与[bmim][Ac]溶剂没有发生化学反应，与原料纤维素相比，再生纤维素大分子结构没有被破坏，热稳定性稍有降低．     

功能化离子液体对蚕丝的溶解性能

功能化离子液体氯化1-(2-氯乙基)-3-甲基咪唑([CeMIM]Cl)是蚕丝的优良溶剂.在100 ℃时,对脱胶蚕丝的溶解能力高达15%.向离子液体蚕丝溶液加入甲醇,可以得到再生丝素蛋白,除去甲醇后即可回收离子液体.利用IR、XRD、TGA和SEM对蚕丝和再生丝素蛋白进行了表征. IR、XRD图谱结果表明该离子液体是蚕丝的非衍生化溶剂;TGA结果表明再生丝素蛋白热稳定性有所降低,热失重残留物有所增加;SEM结果表明蚕丝在溶解前后表面形貌发生较大变化.在研究该离子液体对蚕丝的溶解和再生性能的同时,对溶解机理进行了初步探讨.     

二氰胺1-羟乙基-3-甲基咪唑离子液体的合成及对糖类化合物的溶解性能

近年来,离子液体对糖类化合物的溶解备受人们关注.糖类化合物溶解度的大小和离子液体阴、阳离子与溶质分子形成氢键的能力以及糖类化合物自身氢键的强弱密切相关.阴离子具有较小的体积和较强的接受氢质子能力的离子液体((如[Bmim]Cl))对纤维素、木质素、果糖、蔗糖等具有较高的溶解度[1].     

碱性离子液体有效去除烟梗中木质素的研究

制备碱性离子液体[Mmim]DMP,将其作为溶剂,以微波辐射为加热源,研究其对造纸法再造烟叶原料烟梗中木质素的去除效果.建立了快速、准确的液相木质素紫外分光光度定量分析方法,通过正交实验确定了碱性离子液体有效去除烟梗中木质素的最佳工艺:浸渍温度80℃,浸渍时间25min,浸渍料液比1∶15.在此工艺条件下,烟梗木质素的去除率达到22.60%,其溶解去除率约为常规热水提取的5倍.烟梗经离子液体处理后,纤维间的填充物大量脱除,纤维轮廓更清晰,有利于后续原料打浆及烟气品质控制.     

杂多酸H3PW12O40催化降解微晶纤维素

 以杂多酸H₃PW₁₂O₄₀为催化剂,1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([Amim]Cl)离子液体为溶剂,在较温和条件下对微晶纤维素(MCC)进行降解实验。研究了反应温度、反应时间、加水量及催化剂用量等条件对降解反应的影响。研究结果表明,以离子液体[Amim]Cl(2.0 g)为溶剂,降解微晶纤维素(0.1 g,0.6 mmol),当催化剂用量为0.09 当量(eq)、加水量为0.07 mL、微波加热160℃反应30 min 时,微晶纤维素的降解效果最佳,其中可还原糖(TRS)的收率可达66.8%,葡萄糖收率为32.8%,纤维二糖收率为17.6%。     

NMMO工艺纤维素膜结晶结构

以纤维素为原料,N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)为溶剂,采用相转化法制备非对称纤维素膜.利用X-射线衍射法对该工艺纤维素膜的结晶结构进行分析,讨论了铸膜液浓度、凝固浴温度及添加剂对膜结晶度的影响.结果表明:纤维素Ⅰ在NMMO.H2O中溶解并固化成膜后,得到的是纤维素Ⅱ,而不能形成纤维素Ⅰ;提高铸膜液中纤维素浓度、凝固浴温度及抗氧化剂(没食子酸丙酯)用量都可使该工艺纤维素膜的结晶度增大,添加少量的NH4Cl致使纤维素膜的结晶度有所下降.     

离子液体在纤维素资源化利用中的应用研究进展

作为地球上最丰富的可再生有机碳资源,木质纤维素的高效利用,对缓解全球能源危机和解决地球环境问题,实现人类社会的可持续发展具有重要意义.作为一种绿色、高效的反应介质材料,离子液体在木质纤维素的资源化转化与利用方面的研究受到了广泛关注.基于此,本文对离子液体作为溶解纤维素的溶剂、在木质纤维素的预处理方面的应用以及作为催化剂催化纤维素的降解反应方面的研究进展进行了综述.其中,对于离子液体作为溶解纤维素的溶剂方面的研究已经取得了很大的进展,不仅研究了大多数常规离子液体对纤维素的溶解性能,而且,大量的功能化离子液体被合成出来用于溶解纤维素,很多的新的技术与手段也被发展应用于提高和改善离子液体对纤维素的溶解性能;离子液体在纤维素的预处理方面也显示出了优良的性能,离子液体预处理的生物质的酶降解效率得到了很大的改善,但这方面的研究仍缺乏系统完整的实验数据和完善的理论支撑;相对来说,使用离子液体作为催化剂催化纤维素的降解反应的研究发展比较滞后,具有优良的催化性能的离子液体催化体系很少,使用离子液体催化纤维素的降解反应还存在反应条件苛刻,催化效率低下,需要其他的无机酸或金属基助催化剂等问题.最后,对离子液体介质中木质纤维素的资源化利用技术中存在的问题与挑战、未来的发展趋势及工业化应用前景进行了分析与展望.