Повна стаття Приготування високоефективних целюлозних композиційних мембран з розчинника LiOHurea

Стаття дослідження

  • Повна стаття
  • Цифри та дані
  • Список літератури
  • Цитати
  • Метрики
  • Ліцензування
  • Передруки та дозволи
  • PDF

Анотація

Графічний реферат

стаття

Вступ

Широко використовувані полімери, такі як поліетилен (ПЕ), поліпропілен (ПП), полістирол (ПС) та полівінілхлорид (ПВХ), є матеріалами на нафтовій основі, що не є стійким. Крім того, ці полімерні матеріали не можуть бути біодеградовані, і вони залишатимуться у довкіллі довгий час після відмови від них, спричиняючи зростаючі забруднення навколишнього середовища та вичерпання ресурсів [1, 2]. Очевидно, що важливо розробити екологічно чисті та відновлювані матеріали, які могли б замінити традиційні полімери в деяких або навіть у всіх відношеннях.

Як найпоширеніший природний полімерний ресурс на землі [3], целюлоза привертає все більшу увагу [4, 5]. Целюлоза проявляє відмінні властивості, такі як низька щільність, висока міцність, високо гідрофільність, легка хімічна модифікація та біологічний розпад, що робить її ідеальною для приготування високоефективних матеріалів [6]. Однак через високу кристалічність та міцні міжмолекулярні водневі зв’язки целюлоза не може бути розплавлена ​​або розчинена у звичайних розчинниках, що обмежує їх застосування. Підготовлено деякі матеріали на основі нанорозмірної целюлози та хімічно модифікованої целюлози [7–9]. Однак виробничі витрати потрібно значно зменшити, щоб розширити їх область застосування.

В останні роки було розроблено декілька типів розчинників, які могли б успішно розчиняти целюлозу [10–12], що робить можливим отримання функціональних регенерованих целюлозних матеріалів. Ці розчинники можна розділити на дві категорії: похідні розчинники та невихідні розчинники [13]. Похідний розчинник може досягти розчинення шляхом утворення ковалентного зв'язку з целюлозою, такою як NaOH/CS2 та система лугу/сечовини. Вони широко використовуються у віскозній прядильній промисловості, але токсичний CS2 буде утворюватися, коли целюлозні матеріали виробляються в процесі розчинення-регенерації. Тим часом, непродуктивні розчинники, такі як NMMO (N-метил-морфолін-N-оксид), DMAc/LiCl та іонні рідини, утворюють з целюлозою сильні міжмолекулярні сили, тим самим руйнуючи водневий зв'язок і в кінцевому підсумку розчиняючи целюлозу. Деякі регенеровані целюлозні матеріали були успішно приготовані з цих розчинників. Наприклад, Sam et al. [14] підготував протимікробні мембранні суміші з арамідів/целюлози з DMAc/LiCl для знезараження води. Кім та ін. [15] приготований графеноксид (GO)/композит целюлози з електропровідністю шляхом регенерації композитів з N-метилморфолін-N-оксиду (NMMO).

Однак метастабільність системи розчину лугу/сечовини/целюлози обмежує вміст целюлози та спричиняє дефекти в процесі регенерації. Таким чином, спричиняє зниження механічної міцності цих целюлозних матеріалів [21]. Крім того, ці дефекти регенерованої целюлози не можна було усунути відпалом. Ці недоліки обмежують застосування целюлозних матеріалів, регенерованих з такої системи. Використання наповнювачів для підвищення механічних характеристик цих целюлозних матеріалів є життєздатним способом розширити їх застосування. На жаль, сильне лужне та водне оточення ускладнює вибір відповідних наповнювачів. Традиційні наповнювачі, такі як вуглецеві нанотрубки (CNT) та скловолокно (GF), непридатні для цієї системи. Тому дослідження нових наповнювачів є надзвичайно важливим.