堿脲溶劑中紙漿纖維的溶解特性及其應(yīng)用性能的研究.pdf

1、近年來，隨著人們對石油資源日趨短缺問題的擔(dān)憂，以可再生生資源替代石化產(chǎn)品的研究工作備受關(guān)注。纖維素被認(rèn)為是地球上含量最為豐富的天然高分子物質(zhì)，具有易生物降解、可再生和可衍生等特性。由于受分子內(nèi)和分子間氫鍵的影響，纖維素大分子具有晶區(qū)和非晶區(qū)共存的超分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使大量羥基(-OH)被封閉在晶區(qū)結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)致纖維素的反應(yīng)活性降低。同時，隨著無紙化辦公及低碳環(huán)保理念對人們用紙習(xí)慣和行為的影響，傳統(tǒng)造紙行業(yè)的發(fā)展受到了前所未有的挑戰(zhàn)，也嚴(yán)重影響

2、到紙漿纖維在傳統(tǒng)造紙工業(yè)中的利用。為此，研究紙漿纖維在非造紙領(lǐng)域中材料化利用的相關(guān)理論和技術(shù)問題，應(yīng)該會成為未來纖維素纖維應(yīng)用領(lǐng)域中重要的課題。
　　本論文以針葉木紙漿纖維為原料，采用具有成本和環(huán)保優(yōu)勢的NaOH/尿素和NaOH/硫脲/尿素水溶液為紙漿纖維的溶解體系，研究了紙漿纖維在上述溶解體系中的溶解特性。研究過程中，以溶解率和相對保水值為評價指標(biāo)，探討了溶劑配比、溶解溫度、攪拌速度及原料質(zhì)量濃度等因素對紙漿纖維溶解性的影響，進(jìn)

3、一步采用FQA、FT-IR、XRD、SEM及TG等測試手段對溶解前后紙漿纖維的結(jié)構(gòu)與性能變化進(jìn)行了分析表征。結(jié)果表明:兩種堿脲體系在溶解溫度-10℃時對紙漿纖維的溶解效果最好，其中，NaOH/尿素溶解體系中NaOH和尿素的配比為7∶12(wt％)時，紙漿纖維的溶解率可達(dá)到最大值50.04％; NaOH/硫脲/尿素溶解體系在NaOH、硫脲和尿素的配比為7∶7∶7（wt％）時，紙漿纖維的溶解率可達(dá)到最大值63.95％。NaOH/尿素溶劑處理

4、后纖維的保水值可達(dá)到最佳值562.3％，NaOH/硫脲/尿素溶劑處理后纖維的保水值可達(dá)到最佳值645.3％。經(jīng)堿脲溶解處理后纖維形態(tài)會明顯變化，其中，纖維長度減小，纖維表面及內(nèi)部會受到不同程度的破壞。堿脲溶解后，纖維素大分子化學(xué)結(jié)構(gòu)未發(fā)生變化;但纖維素結(jié)晶度明顯降低，并且產(chǎn)生了由纖維素晶型I向纖維素晶型Ⅱ的轉(zhuǎn)化。
　　打漿和纖維素酶水解預(yù)處理對紙漿纖維在堿脲體系中溶解性影響的研究表明:打漿和纖維素酶預(yù)處理均對紙漿纖維在堿脲體系中的

5、溶解性有一定的促進(jìn)，其中，在打漿度為50°SR和酶處理時間為2h時，紙漿纖維的溶解效果最好。經(jīng)打漿處理后紙漿纖維在堿脲體系中的溶解率可增加10％左右;而經(jīng)酶處理后紙漿纖維在堿脲體系中的溶解率可增加20％左右。經(jīng)預(yù)處理后纖維的相對保水值也表現(xiàn)出相同的變化規(guī)律。這說明纖維素酶預(yù)處理對纖維的活化效果比打漿預(yù)處理的效果好。
　　將溶解態(tài)紙漿纖維與N-N’亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)以交聯(lián)反應(yīng)制備纖維素基水凝膠的研究表明:控制交聯(lián)劑用量可制備