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团队在CO2/DBU/DMSO衍生化纤维素溶解体系特殊流变性质的研究取得新进展

    纤维素是自然界中储量最为丰富的天然高分子资源与材料。利用合适的溶剂溶解纤维素,通过均相溶液制备纤维素材料是实现纤维素高效利用的重要途径与保障。在我们之前的工作中,基于超强有机碱、CO2与纤维素羟基之间的反应,使用DMSO为辅溶剂,提出了温和条件下的纤维素高效衍生化溶解技术(Green Chem.,

2015, 17, 2758–2763,ChemSusChem, 2015, 8, 3217-3221)。基于此溶解体系,贵州大学谢海波教授课题组已经成功制备了纤维素膜、纤维素酯等一系列纤维材料(Green Chem.,2020, 22, 707-717, Green Chem.,2021, 23, 2352-2361, Polymers,2019, 11, 994)。

    研究纤维素溶液的流变特性,可以加深对其微观结构的理论认识。纤维素溶液的流变性质对后续纺丝过程、膜材料制备、衍生物制备等应用具有指导作用。谢海波教授课题组针对此CO2/DBU/DMSO衍生化纤维素溶液的流变性质开展了系列基础研究工作,通过稳态剪切和动态振荡流变实验研究了微晶纤维素和木浆纤维素在此体系中的溶液流变特性。随着浓度的增加,纤维素溶液的流变行为逐渐由牛顿流体向剪切变稀行为转变,并且由于木浆纤维素的分子量大于微晶纤维素,分子链之间的相互作用更显著,因此在相同浓度下,木浆纤维素具有更大的零切黏度和黏流活化能。零切黏度和浓度的依赖曲线可以分为稀溶液和半稀溶液两个区域,微晶纤维素和木浆纤维素的交叠浓度分别为2 wt%和0.6 wt%。


  本研究针对CO2/DBU/DMSO衍生化纤维素溶液的流变性质开展了基础性的研究工作,通过动态震荡流变实验对此纤维素溶液的溶液-凝胶转变进行了研究,并利用热致CO2凝胶化的方法制备了纤维素IVI型再生材料。该工作以“Unique CO2-switched cellulose solution

properties in CO2/DBU/DMSO solvent system and regenerated materials preparation”为题发表在Green Chemistry,2021,DOI:10.1039/D1GC01771C。该论文第一作者为贵州大学材料与冶金学院青年教师张丽华副教授,通讯作者为谢海波教授。该项工作得到了国家自然科学基金(NSFC 21774028; 21574030; 51803038)及贵州省科技厅(批准号: ZK[2021]023, [2017]7249), 平台与人才建设项目(批准号 [2016]5652; [2017]5788; [2018]5781; [2019] 5607); 贵州省教育厅优秀科技创新人才计划(批准号:KY[2015]479);贵州大学引进人才项目(批准号: [2017]08)的资助。


具体参考链接:http://gd.le0851.com/zxdts/179.html

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/gc/d1gc01771c#!divAbstract