基于离子液体溶解/催化双重作用的废弃棉纤维乙酰化及其复合材料研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51203105
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0306.高分子材料与环境
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

The disposal problem created by waste cotton fabrics (WCF) is a serious challenge to our society due to their non-meltable and chemically insoluble nature. Preparation of regenerated cellulose and its ramification using ionic liquid (IL) as solvent has been proposed as a potentially attractive way to reclaim WCF. However, the large IL consumption and hence high costs have restricted its application in industry. Our previous research indicated that the Bronsted acidic IL might be used as both solvent and catalyst for the esterification of mechanochemically pretreated WCF with acetic anhydride. A high conversion (77-100%) can be achieved within a 4-8 h reaction time using 0.9-1.8 molar equivalents of IL per molar of anhydro glucose unit. Moreover, the degree of substitution (DS) of the obtained esters can be easily controlled by varying IL content. The focus of this study is to reveal the solvent/catalyst dual function mechanism of IL during the esterification reaction. For this purpose, the effect of reactant proportion, reaction time and temperature, the structure and content of ILs on the conversion, DS and substitution position of the obtained esters were investigated in detail. The effect of mechanochemical pretreatment on the accessibility of cellulose ramification was illustrated as well. Furthermore, the unconverted ultrafine cellulose powder was used as a reinforcement of the obtained esters to prepare self-reinforced cellulose composites. The technology presented in this study not only alleviates the environmental pollution from waste textiles, but also provides alternative resource for the textile industry.
废旧棉纺织品的回收利用是亟待解决的难题,采用离子液体作为溶剂制备再生纤维素及其衍生物是缓解该问题的有效途径。然而,离子液体耗用量大、生产成本高,成为制约该技术推广应用的主要瓶颈。前期实验发现,以少量Bronsted酸性离子液体为反应介质,经机械活化后的废弃棉纤维乙酰化反应的转化率高达77~100%,且可通过调控离子液体用量一步得到不同取代度的纤维素酯,推测离子液体在酯化反应中具有溶剂/催化剂的双重功能。本项目通过系统研究反应物配比、反应时间、温度、离子液体的结构和用量等因素对产物酯的收率、取代度和取代位置的影响规律,揭示Bronsted酸性离子液体促进纤维素酯化反应的溶解/催化双重作用机制。阐明机械活化对纤维素衍生化反应可及性的影响规律,发展将酯化反应中未转化的纤维素超微粉作为纤维素酯的增强填料,高效制备全纤维素复合材料的新技术,为废弃棉纺织品的低成本/绿色化回收利用提供新方法和理论指导。

结项摘要

针对废旧纺织品的回收利用这一亟待解决的难题,采用Brønsted酸性离子液体作为纤维素乙酰化反应的新型绿色催化剂,以废弃棉纤维为原料制备醋酸纤维素及其复合材料。阐明了机械应力作用对废弃棉纤维的粒径及其分布、分子量、结晶结构、氢键结构及衍生化反应可及性的影响规律;研究了反应物配比、反应时间、温度、离子液体的组成、结构和用量等因素对纤维素酯化反应的影响,揭示了Brønsted酸性离子液体促进纤维素酯化反应的溶解/催化双重作用机制;进而,通过调控反应条件经一步法即可高产率制备不同取代度、不同溶解性的醋酸纤维素,并制备了多种功能化复合材料,丰富和发展了纤维素乙酰化反应的理论基础和应用实践。在本项目执行期间,共计发表36篇SCI论文且标注本基金项目资助,其中通讯作者或第一作者SCI论文27篇,申请中国发明专利1项,部分成果已进入产业化阶段,产生了显著的经济效益。

项目成果

期刊论文数量(48)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(6)
专利数量(0)
力化学技术在聚合物加工中的应用进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    高分子材料科学与工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张新星;张伟;卢灿辉
  • 通讯作者:
    卢灿辉
Effect of solid-state shear milling on the physicochemical properties of thermally conductive low-temperature expandable graphite/low-density polyethylene composites
固态剪切研磨对导热低温可膨胀石墨/低密度聚乙烯复合材料理化性能的影响
  • DOI:
    10.1016/j.compositesa.2013.08.009
  • 发表时间:
    2013-12
  • 期刊:
    Composites Part A: Applied Science and Manufacturing
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xunwen Sun;Wei Zhang;Xinxing Zhang;Canhui Lu
  • 通讯作者:
    Canhui Lu
Flexible, highly transparent and iridescent all-cellulose hybrid nanopaper with enhanced mechanical strength and writable surface
柔性、高透明、虹彩全纤维素杂化纳米纸,具有增强的机械强度和可写表面
  • DOI:
    10.1016/j.carbpol.2014.06.069
  • 发表时间:
    2014-11-26
  • 期刊:
    CARBOHYDRATE POLYMERS
  • 影响因子:
    11.2
  • 作者:
    Xiong, Rui;Han, Yangyang;Lu, Canhui
  • 通讯作者:
    Lu, Canhui
Facile synthesis of magnetic nanocomposites of cellulose@ultrasmall iron oxide nanoparticles for water treatment
用于水处理的纤维素@超小氧化铁纳米粒子的磁性纳米复合材料的简便合成
  • DOI:
    10.1039/c4ra01397b
  • 发表时间:
    2014-05
  • 期刊:
    RSC Advances
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Xiong, Rui;Wang, Yaru;Zhang, Xinxing;Lu, Canhui
  • 通讯作者:
    Lu, Canhui
Tailoring percolating conductive networks of natural rubber composites for flexible strain sensors via a cellulose nanocrystal templated assembly
通过纤维素纳米晶体模板组件定制天然橡胶复合材料的渗透导电网络,用于柔性应变传感器
  • DOI:
    10.1039/c5sm01958c
  • 发表时间:
    2016-01-01
  • 期刊:
    SOFT MATTER
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Wang, Shuman;Zhang, Xinxing;Lu, Canhui
  • 通讯作者:
    Lu, Canhui

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  • 通讯作者:
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    --
  • 作者:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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    --
  • 发表时间:
    2011
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨馨;周奇志;蔡定均;杨慎峭;张新星;刘旭光
  • 通讯作者:
    刘旭光

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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