纖維素醚化改性及其纖維成形研究.pdf

1、隨著石油資源的日益匱乏，纖維素作為自然界中豐富的可再生資源以其良好的生物相容、可降解等優(yōu)良性能近年來(lái)越來(lái)越受到人們的關(guān)注。纖維素分子中存在大量的氫鍵，易形成復(fù)雜的分子間和分子內(nèi)氫鍵作用，結(jié)晶度高，致使難以溶解到一般溶劑中或進(jìn)行熔融紡絲，因此探索新的利用纖維素及其衍生物的方法意義重大。
　　 羥乙基纖維素(HEC)是纖維素經(jīng)過(guò)堿化后與環(huán)氧乙烷(EO)發(fā)生醚化反應(yīng)的產(chǎn)物，大分子間氫鍵作用的減弱而使其在溶劑中的溶解能力大大增強(qiáng)。其中，

2、低摩爾取代度的HEC不溶于水中，而易溶于稀堿溶液，具有獨(dú)特的堿溶性。堿溶性HEC具有很好的成膜、成纖性能，應(yīng)用前景廣闊。
　　 首先，本論文采用氣固相反應(yīng)合成具有獨(dú)特堿溶性的HEC，重點(diǎn)研究堿化時(shí)間對(duì)制備的水合纖維素和HEC結(jié)構(gòu)性能的影響。利用紅外光譜、X射線衍射等分析方法表征水合纖維素和HEC的結(jié)構(gòu)，并測(cè)量HEC在復(fù)合堿溶劑體系中的溶解度和溶液黏度。結(jié)果表明水合纖維素和HEC隨堿化時(shí)間的增加其結(jié)晶度和溶液黏度減小，溶解性能增強(qiáng)

3、。堿化1h所得HEC的溶解性能良好，且堿化時(shí)間較短，選為本論文的紡絲原料。
　　 其次，對(duì)紡絲溶液的不同凝固浴條件進(jìn)行了篩選。分別選取硫酸、氯化銨、氫氧化鈉和乙醇等溶劑作為凝固浴，在不同凝固溫度和凝固時(shí)間下凝固制備HEC膜。通過(guò)研究不同條件下制備的HEC膜力學(xué)性能來(lái)篩選凝固浴。結(jié)果表明，硫酸溶液作為凝固浴時(shí)HEC膜的機(jī)械性能較好，且膜結(jié)構(gòu)較為致密。在此基礎(chǔ)上，加入硫酸鈉，對(duì)三組分凝固浴進(jìn)行正交優(yōu)化設(shè)計(jì)，用以提高膜的強(qiáng)度。結(jié)果表明

4、凝固浴溫度、硫酸濃度對(duì)HEC膜強(qiáng)度的影響最大，硫酸鈉濃度次之，凝固時(shí)間影響最小。得到優(yōu)化條件為12％硫酸，10％硫酸鈉，凝固浴溫度為20℃。
　　 最后，通過(guò)單因子實(shí)驗(yàn)確定最佳的濕法紡絲工藝:紡絲溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％、噴絲頭拉伸比1.27、水浴溫度40℃和水浴拉伸比1.1。此時(shí)制備的HEC纖維干態(tài)斷裂強(qiáng)度為2.85cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率為10.63％，濕態(tài)斷裂強(qiáng)度為1.46cN/dtex，結(jié)晶度為37.8％。掃描電鏡測(cè)試表明