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離子液體如何加快纖維素溶解和提高溶液的可紡性?

2024-10-05 10:25:14 sh默尼 17

/納米纖維的制備在先進(jìn)材料、納米技術(shù)、生物醫(yī)藥、環(huán)境保護(hù)和紡織工業(yè)的發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。靜電紡絲是一種高效直接的技術(shù),用于制造具有特殊比表面積、優(yōu)異機械性能和高滲透性的微/納米纖維。各種石油基聚合物和合成生物聚合物已經(jīng)成功地通過靜電紡絲制成超薄纖維,但像纖維素這樣的天然聚合物的靜電紡絲仍然具有挑戰(zhàn)性。


纖維素是一種線性生物聚合物,是地球上最豐富的天然聚合物,具有可再生性、生物相容性、生物降解性、高熱穩(wěn)定性和富含活性羥基等特性,廣泛應(yīng)用于包裝、紡織品和生物醫(yī)用材料中。得益于氫鍵網(wǎng)絡(luò)和相當(dāng)大的范德華力形成的高度有序的結(jié)構(gòu),纖維素在普通溶劑中不會融化或溶解。這一特性給天然纖維素的靜電紡絲帶來了很大的困難。

離子液體(ILs)具有優(yōu)異的溶解性、化學(xué)穩(wěn)定性、可回收性和可調(diào)性,是纖維素工業(yè)中使用的環(huán)保溶劑。它的出現(xiàn)為纖維素的高效轉(zhuǎn)化和利用提供了新的可能性,為制備穩(wěn)定的靜電紡絲摻雜劑提供了可能。極性非質(zhì)子共溶劑可以顯著降低纖維素/IL溶液的粘度,而不會引起纖維素沉淀,有效地降低纖維素溶液的表面張力,從而在靜電紡絲過程中形成連續(xù)的射流。利用共溶劑促進(jìn)纖維素的快速溶解,同時實現(xiàn)纖維素的靜電紡絲,對高效制備微納米纖維具有重要的現(xiàn)實意義。

基于此,來自北京林業(yè)大學(xué)許鳳教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊,制備了新型超堿性離子液體(SIL)用作纖維素溶劑,選擇常用的偶極非質(zhì)子溶劑作為共溶劑。采用多種分析方法推測共溶劑與SIL有效溶解纖維素的潛在機制,深入了解共溶劑的作用。
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