《高性能半纖維素基有機-無機雜化膜材料製備與性能研究》是依託北京林業大學，由彭鋒擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高性能半纖維素基有機-無機雜化膜材料製備與性能研究
- 依託單位：北京林業大學
- 項目負責人：彭鋒
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
石油基材料具有不可再生、難降解、污染嚴重等缺點，以農林生物質為基質製備新型可降解材料補充或逐步替代石油基材料已成為可持續發展戰略的重大需求。半纖維素含量在生物質中約占1/3，但由於其結構複雜性導致半纖維素一直未被高值化利用。本項目在提出半纖維素高效、低成本分離純化技術及闡明其機理的基礎上，以半纖維素和蒙脫石為原料，殼聚糖和納米纖維素為輔助增強材料，製備高性能的類貝殼珍珠層結構的半纖維素/蒙脫石雜化膜材料，闡明其雜化複合機理（非共價鍵作用力、界面行為、納米效應、浸透及靜電作用），並對系列膜材料的隔氧性、阻濕性、抗菌性、力學及生物學性能進行系統研究，從分子水平揭示半纖維素基膜材料的結構-性質-功能的構效關係，為半纖維素膜用於食品包裝行業提供理論依據和新技術。
結題摘要
本研究以農林生物質（慈竹）為原料提取半纖維素，研究半纖維素的分級純化和半纖維素的化學結構，然後以製備的離子型半纖維素為原料，與蒙脫石和殼聚糖複合製備半纖維素基可降解膜材料。經過三年的努力研究，提出了梯度濃度硫酸溶液技術快速分級純化半纖維素，揭示了其濃度變化與半纖維素分支度及結構之間的規律及關係。利用陽離子半纖維素、蒙脫土為原料，PVA、納米甲克素、殼聚糖為增強劑，製備出高性能的半纖維素基膜材料（拉伸強度達58MPa），闡明了其複合機理，揭示了其構效關係。在以上研究的基礎上，本研究還利用富含半纖維素的木材自水解物（製漿廠的水熱預處理液）替代陽離子半纖維素製備出力學性能可達124MPa的有機無機複合膜材料，該材料還具很好的熱穩定性、阻燃性和憎水性。該部分研究工作為我的後續研究提供了新的思路和方向。本項目研究結果為製備高附加值的半纖維素基複合膜材料提供了的製備及套用提供理論依據和新技術，並有望將此類複合材料推廣套用至包裝以及阻燃材料領域中。 經過三年的努力探索，在Chemical Engineering Journal, ACS Sustainable Chemistry & Engineering, Carbohydrate Polymers, Industrial & Engineering Chemistry Research等期刊上發表論文12篇，其中SCI收錄10篇（JCR一區論文6篇，二區論文3篇），EI收錄論文1篇；申請發明專利3件，其中授權2件；團隊成員2名教師職稱由講師升為副教授；培養了博士生1名，碩士生2名；在項目執行期間，項目負責人入選了中組部“青年拔尖人才”支持計畫、2017年度“青年長江學者”獎勵計畫、北京林業大學傑出人才培育計畫項目；獲得了第十三屆中國林業青年科技獎。
