氫氧化鈉-尿素水體系預(yù)處理棉纖維及其應(yīng)用研究.pdf

1、棉纖維是一種重要的工業(yè)原料，作為自然界最純凈的纖維素在輕工、化學(xué)、醫(yī)藥、國防等工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是，棉纖維致密的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和較高的聚合度導(dǎo)致其結(jié)晶度較高，限制了其有效利用。因此，降低棉纖維結(jié)晶度，提高其反應(yīng)性能顯得尤為重要。氫氧化鈉/尿素水體系是一種成本較低、無毒無污染、綠色環(huán)保的非衍生化纖維素溶劑，對纖維素的溶解能力較強。本文利用氫氧化鈉/尿素水體系對棉纖維進(jìn)行預(yù)處理，以期有效降低纖維素的結(jié)晶度，提高其可及度以及反應(yīng)活性，促進(jìn)其進(jìn)

2、一步應(yīng)用。
　　本文對氫氧化鈉/尿素水體系預(yù)處理棉纖維的工藝條件進(jìn)行了研究。通過控制該體系中溶解溫度、組分配比、體系量、反應(yīng)時間和攪拌速度等因素，對棉纖維進(jìn)行適度預(yù)處理并抑制其溶解。分別通過單因素和正交設(shè)計實驗分析和研究了上述各因素對預(yù)處理效果的影響情況和顯著程度，結(jié)果說明:體系處理纖維能力隨體系溫度的減小以及堿/尿比、攪拌時間、攪拌速度的增加而增加，隨用液量的增加先增后減;其影響的主次順序為溫度＞堿/尿比＞用液量＞攪拌時間，其中

3、，溫度和堿/尿比為顯著因素，用液量和攪拌時間為非顯著因素。同時，建立了纖維得率與體系溫度和堿/尿比之間的數(shù)學(xué)模型:y=1.93z1-5.89z2+124.53（其中，相關(guān)系數(shù)r=0.992;y代表纖維得率，z1代表體系溫度，z2代表堿/尿比）。
　　本文對預(yù)處理棉纖維的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了研究。采用保水值和聚合度測定以及SEM、FQA、FT-IR、XRD、TG/DTG等檢測手段，綜合分析和表征不同處理程度纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)和各項性能的變化

4、情況，結(jié)果表明:隨著預(yù)處理程度的加深，纖維的潤脹性能逐漸增加，而平均聚合度逐漸減小;纖維的表面形貌被逐漸破壞，表面的微細(xì)纖維不斷減少，扭曲和彎折程度也不斷增加;纖維的平均長度和細(xì)小纖維含量逐漸減小，纖維寬度不斷增加，而扭結(jié)指數(shù)和卷曲率則先增后減;結(jié)晶度由原來的81.52％逐漸下降至33.41％，同時，其纖維素晶型也由纖維素Ⅰ逐漸向纖維素Ⅱ轉(zhuǎn)變，其中，纖維素Ⅱ相對含量最高為40.95％;此外，預(yù)處理過程導(dǎo)致纖維的熱穩(wěn)定性變差。
　　

5、本文對預(yù)處理棉纖維的應(yīng)用性能進(jìn)行了探索。在相同條件下，對不同預(yù)處理程度下預(yù)處理纖維進(jìn)行打漿處理和抄造手抄片，研究預(yù)處理對棉纖維打漿性能和成紙性能的影響，結(jié)果表明:與未處理纖維相比，預(yù)處理纖維的打漿性能和成紙強度均較差，但其松厚度較好;同時，在相同條件下，利用各預(yù)處理纖維制備醋酸纖維素，以測定相應(yīng)纖維的反應(yīng)活性，同時對所制醋酸纖維素的取代度進(jìn)行測定，并采用SEM、FT-IR和XRD等對其乙?；a(chǎn)物進(jìn)行分析表征，結(jié)果說明:相比于未處理纖維，