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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 64

/納米纖維的制備在先進材料、納米技術、生物醫藥、環境保護和紡織工業的發展中起著至關重要的作用。靜電紡絲是一種高效直接的技術,用于制造具有特殊比表面積、優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、高熱穩定性和富含活性羥基等特性,廣泛應用于包裝、紡織品和生物醫用材料中。得益于氫鍵網絡和相當大的范德華力形成的高度有序的結構,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)具有優異的溶解性、化學穩定性、可回收性和可調性,是纖維素工業中使用的環保溶劑。它的出現為纖維素的高效轉化和利用提供了新的可能性,為制備穩定的靜電紡絲摻雜劑提供了可能。極性非質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的射流。利用共溶劑促進纖維素的快速溶解,同時實現纖維素的靜電紡絲,對高效制備微納米纖維具有重要的現實意義。

基于此,來自北京林業大學許鳳教授帶領的團隊,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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