生物质液化树脂静电纺丝工艺及性能研究文献综述

 2022-07-06 16:31:30

文献综述

摘要:本文论述了通过将生物质苯酚液化物树脂作为静电纺丝的前驱体,摸索适宜的纺丝液参数和纺丝工艺,并对纺丝材料的性能进行初步评估,为进一步的改进和利用提供基础数据。

关键词:生物质材料,生物质原料液化技术,静电纺丝技术,电纺纳米纤维。

  1. 引言

生物质材料具有来源丰富、成本低、绿色可降解等优势,但因存在溶解性差,强度低等缺点限制了其应用范围。将生物质材料纳米化可以改变材料的各项物理力学性能,从而拓宽其应用领域。静电纺丝技术是最低廉、高效和快捷的获取纳米材料的方法,且具有材料适用性广泛、可实现多级结构设计及纳米复合材料的制备等优点且液化是实现生物质材料可纺性的有效方法。

  1. 生物质材料

传统的加工生物质原料纤维的方法有:机械热磨和粘胶纤维制备方法,但是都存在工艺复杂,环境污染严重,同时只利用原料的部分主要成分,浪费大量资源,且形成的纤维直径难以达到要求的尺度,无法实现和满足木质生物原料的微米、纳米级纤维的制备,因此寻找新的制备方法成为解决此问题的关键。为了实现生物质基的纳米化,全球范围的众多研究者开展了诸如直接拉伸法、相分离法、模板法、自组装法、气流纺丝法、离心纺丝法等多种途径的艰难探索,但是这些方法大多存在制备条件苛刻、工艺设备复杂,纤维长径比有限等缺点,加之原丝的质量较差,制使其应用范围受到很大的限制。为了提高生物质纤维及其原丝的质量,拓展其应用领域,开发新的生物质原丝制备工艺显得十分必要。

  1. 生物质原料液化技术

3.1溶剂液化方法

(1)苯酚液化

苯酚作液化剂、酸性催化剂条件下的液化是最常用的方法。涉及的原材料包括木材(杉木、杨木、松木、甘蔗渣、竹材、核桃等,催化剂有硫酸、盐酸、磷酸、草酸及其混合物。其液化率与液比(苯酚与木质生物原料的质量比)、液化温度、液化时间及催化剂的用量有关。苯酚作液化剂,碱为催化剂的条件下,木材结晶结构被破坏,纤维素大分子断裂、降解,最终达到液化目的。

进入21世纪以后,LEE掣利用超临界苯酚可将木材迅速液化。另外在加热方法上,还有人用微波照射的方法来提供热源木材可在10'-30 min内达到99.5%的液化率。

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