氫氧化鈉-尿素水體系預處理棉纖維及其應(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、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行預處理，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，促進其進

2、一步應(yīng)用。
　　本文對氫氧化鈉/尿素水體系預處理棉纖維的工藝條件進行了研究。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，對棉纖維進行適度預處理并抑制其溶解。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）。
　　本文對預處理棉纖維的結(jié)構(gòu)與性能進行了研究。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，預處理過程導致纖維的熱穩(wěn)定性變差。
　　

5、本文對預處理棉纖維的應(yīng)用性能進行了探索。在相同條件下，對不同預處理程度下預處理纖維進行打漿處理和抄造手抄片，研究預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行測定，并采用SEM、FT-IR和XRD等對其乙酰化產(chǎn)物進行分析表征，結(jié)果說明:相比于未處理纖維，