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天然有机高分子材料应用

时间:2024-07-09 11:45:33

再生纤维素(cellu)

纤维素(cellulose)是资源最为风丰富的天然高分子。由于纤维素的分子量很大,在分解温度前没有熔点,且不溶于通常溶剂,无法加工成膜,必须进行化学改性,生成纤维素醚、酯才能溶于溶剂。纤维素本身也能溶于铜氨溶液和二硫化碳等,在纺丝和成膜过程中又恢复到纤维素结构,故称为再生纤维素。

黄原酸法和铜氨法制备的再生纤维素是很好的透析膜材料,尤其是人工肾大量使用再生纤维素,已成为重要的医学工业产品,抗蛋白质污染系列的再生纤维素微滤膜和超滤膜已获得广泛应用。


硝酸纤维素(CN)

硝酸纤维素价格便宜,广泛用于透析用膜和微滤膜。为增加膜的强度,一般为醋酸纤维素混合使用,是通用的微滤膜材料。


醋酸纤维素(CA)

醋酸纤维素是Loeb等制备不对称反渗透膜的基本材料,CA的脱盐率较低,后来大都是使用CA和CTA的混合物制卷式膜,以提高脱盐率。CTA则可纺成中空纤维膜。CA也被制备为卷式超滤组件以及微滤膜。


乙基纤维素(EC)

乙基纤维素素有较高的气体透过系数和较高的气体透过选择性,它的中空纤维组件已被用于(空气中的)氧氮分离。


纳米纤维素 (NFC)

纳米纤维素是指以植物纤维为原料,经过喜欢处理后得到的一种直径小于100nm,长度可达几百纳米至几微米的纳米级生物质材料。20世纪80年代,Herrick等首先以亚硫酸盐铁杉浆为原料,用高压均质法制备出纳米纤维素。纳米纤维素是一种轻质、绿色、可生物降解的天然高分子材料,具有许多优良性能,如高纯度、高强度、高聚合度、高结晶度、高亲水性、高透明性、高杨氏模量和超精细结构等,可制备成多种功能材料,例如气凝胶、水凝胶、膜材料、电极材料、复合材料等。根据材料来源、制备方法及纤维形态不同,纳米纤维素可分为细菌纳米纤维素(BNC)、细纤维素、纤维素纳米纤维(CNF)、纤维素纳米晶体(CNC)、纤维素纳米颗粒和静电纺丝纤维(ECC)等种类。


甲壳素

甲壳素(chitin)又称几丁质,是最重要的一类海洋生物资源,主要来源于虾壳、蟹壳、昆虫壳等。他是地球上仅次于纤维素的第二大可再生资源。其化学结构为乙酰氨基葡聚糖,与纤维素结构类似[纤维素6位的羟基(-OH)置换为乙酰胺基(-NH-CO-CH3)]。

壳聚糖(chitosan)是甲壳素在酸或者碱作用下水解发生脱乙酰化反应得到的,也称为脱乙酰化甲壳素或甲壳胺。其化学结构为氨基葡聚糖。由于甲壳素的主链葡苷键也会水解降解,故在实际上脱乙酰化反应不可能进行到100%,一般只有90%左右。

壳聚糖溶于稀酸即可浇铸成膜,所生成的膜强度较大。壳聚糖中同时含有-NH2和-OH,可与重金属离子螯合,故可用作离子交换膜或螯合膜在环保中应用。壳聚糖膜用于渗透汽化已进行了多年研究工作,有希望单独或与聚乙烯醇混用于渗透汽化。


其他纤维素衍生物

在众多的其他纤维素酯、醚中,制膜工业中较常用的有醋酸丁酸纤维素(CAB),它由纤维素与丁酸、醋酸酐制备。它的醋酸含量为38%-22%。由于丁酸酯基的内增塑左右,它的加工性能较好,与其他聚合物的相容性较好。与CA相比,其吸水率较低,耐老化性能、耐水性和尺寸稳定性均有较大改进。