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天然高分子材料研究进展汪怿翔,张俐娜。前言天然高分子材料研究进展癩键。最近开发的纤维素溶剂主要有Ⅳ谆鹈孝粢谎趸⒙然谆阴0/浜捍笱Щв敕肿涌蒲аг海浜“不使用也不产生有害物质,利用可再生资源合成环境友好化学品”已成为国际科技前沿领域。众所周知,世界石油资源日益减少,原油价格不断上涨,使传统的合成高分子工业的发展受到制约。同时,合成高分子材料很难生物降解,造成的环境污染日益严重¨?稍偕烊桓叻肿永醋宰匀唤缰卸⒅参镆及微生物资源,它们是取之不尽、用之不竭的可再生资源。而且,这些材料废弃后容易被自然界微生物分解成水、二氧化碳和无机小分子,属于环境友好材料。尤其,天然高分子具有多种功能基团,可以通过化学、物理方法改性成为新材料,也可以通过新兴的纳米技术制备出各种功能材料幢虼怂呛芸赡茉诮来替代合成塑料成为主要化工产品。由此,世界各国都在逐渐增加人力和财力的投入对天然高分子材料进行研究与开发。近年,有关天然高分子材料的优秀成果如雨后春笋般不断涌现¨’。本文主要综述纤维素、木质素、淀粉、甲壳素、壳聚糖、其它多糖、蛋白质以及天然橡胶等主要天然高分子材料的研究进展,并探讨它们的应用前景。纤维素、木质素材料纤维素是地球上最古老和最丰富的可再生资源,主要来源于树木、棉花、麻、谷类植物和其它高等植物,也可通过细菌的酶解过程产生妇宋。纤维素由口.—.链接的咸烟亲槌桑写量羟基,易形成分子内和分子问氢键,使它难溶、难熔,从而不能熔融加工。纤维素除用作纸张外,还可用于生产丝、薄膜、无纺布、填料以及各种衍生物产品。长期以来,采用传统的粘胶法生产人造丝和玻璃纸,由于大量使用贾禄肪逞现匚廴尽R虼耍罢倚氯芗撂逑凳窍宋乜蒲в胂宋夭牧戏⒄沟墓』.甲基咪唑氯代和幌┍.甲基咪唑氯代离子液体等¨O宋卦诩热条件下溶于,用它纺的丝称为天丝湫阅苡帕肌怼俊O宋卦诟髦秩芗撂逑档娜芙夤程和溶解机理以及再生纤维素丝、膜材料等已有不少报道。等旧蚄等¨’分别综述了纤维素在不同溶剂中的非传统合成方法,并提出了纤维素醚合成的“相分离”机理。戎赋觯宋胤子链上引入亲水和疏水基后,可分别变为水溶性衍生物或高分子表面活性剂。江明等¨叫利用羟乙基纤高摘要:综述了近年来天然高分子材料的研究进展。主要介绍纤维素、木质素、淀粉、甲壳素、壳聚糖、其它多糖、蛋白质以及天然橡胶等天然高分子通过化学、物理方法以及纳米技术改性制备具有各种功能及生物可降解性环境友好材料的研究状况,并对此类新材料的应用前景进行了展望。关键词:天然高分子;纳米技术;改性;材料;应用基金项目:国家自然科学基金重点项目,国家“钅摇笆晃濉笨萍贾С畔钅作者简介:汪怿翔,男,博士生,主要从事天然高分子材料的研究;ㄑ读O等耍篍.:...,—,分子通报年;··
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维素刖郾┧峤又酆现票赋鼋又簿畚甮.,该衍生物具有依赖和敏感特性,能在水中通过自组装形成胶束。该胶束随着环境的变化,其形貌和功能也发生变化。黄勇等⋯每聚合单体作为溶剂对纤维素衍生物胆甾型液晶相溶液中织构形成过程和结构进行研究。他们发现胆甾相结构中的螺距、分子链间距及胆甾相的光学性能与浓度的变化规律和定量关系式,并保持原胆甾相结构和性能的复合物膜。本实验室开发了新一类溶剂蛩亍螂濉蛩厮芤禾逑,,即低温下通过氢键或静电力驱动使大分子与溶剂小分子迅速自组装形成包合物,导致纤维素溶解¨小@谜庑┬氯芗撂逑低ü惺陨璞敢殉晒Ψ乃浚玫搅诵阅苡帕嫉男滦驮偕宋厮俊图境稣庵衷偕宋厮吭诓煌烊∠蛳虏獾玫膞射线小角散射图像。它具有均一、平滑的表面和圆形截面,以及优良的力学性能,染色性高于粘胶丝,而且含硫量为U馐且恢旨哿⑽尬廴镜穆躺ḿ术,明显优于粘胶法。同时,在该溶剂体系中已制备出多种纤维素功能材料,包括纤维素/壳聚糖共混吸附材料¨引,纤维素/蛋白质共混生物相容材料¨约澳耗ぁ随着纳米技术的发展,出现了纤维素纳米材料,如纳米纤维、纳米膜等。等的甲苯/乙醇:寤溶液处理滤纸制备出二氧化钛纳米凝胶,并用它涂覆纤维素得到纳米纤维。它是很有前途的生物功能材料,可用于蛋白质固定化、生物大分子的分离和提取技术以及生物防御系统。许多天然高分子本身含有较高的结晶区,如纤维素、淀粉、甲壳素等,可以通过盐酸或硫酸降解得到不同形状的纳米级微晶或者晶须。等㈨锹橄宋昧蛩峤到夂蟮玫窖锹橄宋耄⒂闷湓銮克跃氨酯。这种纳米复合材料的杨氏模量和拉伸强度均明显提高。本实验室。薅倘蘧蛩峤到庵票赋纤维素纳米晶须,并用它作为增强剂与大豆分离蛋白质不熘票赋龌肪秤押萌人苄缘鞍字矢春喜料。结果揭示,晶须之间以及晶须和手浯嬖谧沤锨康那饧饔昧Γ贾耂/纤维素晶须复合材料的耐水性、力学强度和弹性模量明显增强。此外,利用具有微孔结构的再生纤维素膜为模板,,为前驱体成功制备出纤维素/氧化铁纳米