离子液体如何加快纤维素溶解和提高溶液的可纺性?

2024-10-05 10:25:14 sh默尼 1

/纳米纤维的制备在先进材料、纳米技术、生物医药、环境保护和纺织工业的发展中起着至关重要的作用。静电纺丝是一种高效直接的技术,用于制造具有特殊比表面积、优异机械性能和高渗透性的微/纳米纤维。各种石油基聚合物和合成生物聚合物已经成功地通过静电纺丝制成超薄纤维,但像纤维素这样的天然聚合物的静电纺丝仍然具有挑战性。


纤维素是一种线性生物聚合物,是地球上最丰富的天然聚合物,具有可再生性、生物相容性、生物降解性、高热稳定性和富含活性羟基等特性,广泛应用于包装、纺织品和生物医用材料中。得益于氢键网络和相当大的范德华力形成的高度有序的结构,纤维素在普通溶剂中不会融化或溶解。这一特性给天然纤维素的静电纺丝带来了很大的困难。

离子液体(ILs)具有优异的溶解性、化学稳定性、可回收性和可调性,是纤维素工业中使用的环保溶剂。它的出现为纤维素的高效转化和利用提供了新的可能性,为制备稳定的静电纺丝掺杂剂提供了可能。极性非质子共溶剂可以显著降低纤维素/IL溶液的粘度,而不会引起纤维素沉淀,有效地降低纤维素溶液的表面张力,从而在静电纺丝过程中形成连续的射流。利用共溶剂促进纤维素的快速溶解,同时实现纤维素的静电纺丝,对高效制备微纳米纤维具有重要的现实意义。

基于此,来自北京林业大学许凤教授带领的团队,制备了新型超碱性离子液体(SIL)用作纤维素溶剂,选择常用的偶极非质子溶剂作为共溶剂。采用多种分析方法推测共溶剂与SIL有效溶解纤维素的潜在机制,深入了解共溶剂的作用。
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