纖維素新溶劑的研究.pdf

1、纖維素(C6H10O5)n是一種天然的可再生的高分子材料，生長(zhǎng)和存在于大量的豐富的綠色植物中。纖維素材料本身無(wú)毒，可以粉狀、片狀、膜以及長(zhǎng)短絲等不同形式出現(xiàn)，使得纖維素作為基質(zhì)材料的潛在使用范圍非常廣泛。近年來(lái)，隨著石油和煤炭?jī)?chǔ)量的日益下降，以及各國(guó)對(duì)環(huán)境污染的日益關(guān)注和重視，利用可再生資源一纖維素正日益受到研究領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注。本論文以磷酸為溶劑制備纖維素的紡絲溶液，對(duì)溶解過程及溶解機(jī)理等做了大量的研究和探索工作，并對(duì)該溶劑體系中纖

2、維素溶液的性能進(jìn)行了研究。
　　 制備纖維素紡絲溶液的首要任務(wù)是制備無(wú)水的磷酸體系，因?yàn)榱姿嶂兴拇嬖谟绊懥肆姿岬娜芙饽芰?。因此，通過混合多聚磷酸和磷酸，制得無(wú)水的混酸溶劑體系，得到的溶劑可以快速有效地溶解纖維素。本論文就混酸體系的P2O5含量、溫度、攪拌強(qiáng)度對(duì)溶劑平衡時(shí)間(即溶劑體系達(dá)到無(wú)水的時(shí)間)的影響作了討論。結(jié)果表明：溶劑中P2O5含量增大，平衡時(shí)間增長(zhǎng)；溫度升高，溶劑平衡時(shí)間縮短；剪切速率提高，溶劑的平衡時(shí)間也縮短。<

3、br>　　 纖維素在磷酸中的溶解，是一個(gè)快速有效的過程。在較短的時(shí)間內(nèi)，纖維素由最初的棒狀纖維變化為凝膠粒子而后完全溶解，并出現(xiàn)液晶現(xiàn)象。其機(jī)理是磷酸與纖維素分子問形成氫鍵，生成中間產(chǎn)物而實(shí)現(xiàn)溶解。并且在此過程中產(chǎn)生了結(jié)晶變體，纖維素由原來(lái)的I型變?yōu)槔w維素Ⅱ型。
　　 磷酸對(duì)纖維素的溶解效果，本論文是通過溶劑中P2O5含量、纖維素含量及溫度等影響因素來(lái)討論的。本實(shí)驗(yàn)溶劑體系的P2O5含量選擇在72％到76％之間。隨著P2O5含

4、量的增大，纖維素的溶解時(shí)間延長(zhǎng)；固含量增大，纖維素的溶解時(shí)間縮短；溶解溫度提高，纖維素的溶解時(shí)間縮短。從紡絲溶液的穩(wěn)定性，均一性和可紡性方面綜合考慮，最佳的溶解條件為：P2O5含量為74％，固含量為18％，溶解溫度為0℃。
　　 本文通過自制的毛細(xì)管流變儀，對(duì)紡絲液的流變性能進(jìn)行了測(cè)試，進(jìn)而為纖維素的液晶紡絲成型提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。纖維素磷酸溶液在18％(Wt)至20％(wt)的濃度范圍內(nèi)是切力變稀流體；溶液的粘流活化能△Eη隨著溶液

5、P2O5含量的增大而增大，隨著溶液濃度的增大而增大，隨著剪切力的增大而減小。為保證所制得的纖維素溶液的穩(wěn)定性，必需在0℃以下低溫密封保存，以避免纖維素降解，影響溶液粘度，進(jìn)而影響紡絲工藝參數(shù)。
　　 本論文研究的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)：
　　 ⑴采用了新的溶劑體系：磷酸/多聚磷酸的混合溶劑體系，能快速有效地制得纖維素溶液；
　　 ⑵相比于粘膠法制備纖維素溶液，該法縮短了溶解時(shí)間，操作簡(jiǎn)單，對(duì)環(huán)境污染小，而且溶劑來(lái)源廣泛，價(jià)格