堿脲溶劑中紙漿纖維的溶解特性及其應用性能的研究.pdf

1、近年來，隨著人們對石油資源日趨短缺問題的擔憂，以可再生生資源替代石化產品的研究工作備受關注。纖維素被認為是地球上含量最為豐富的天然高分子物質，具有易生物降解、可再生和可衍生等特性。由于受分子內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)共存的超分子結構特點，使大量羥基(-OH)被封閉在晶區(qū)結構中，導致纖維素的反應活性降低。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域中材料化利用的相關理論和技術問題，應該會成為未來纖維素纖維應用領域中重要的課題。
　　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，探討了溶劑配比、溶解溫度、攪拌速度及原料質量濃度等因素對紙漿纖維溶解性的影響，進

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構與性能變化進行了分析表征。結果表明: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到最大值63.95％。NaOH/尿素溶劑處理

4、后纖維的保水值可達到最佳值562.3％，NaOH/硫脲/尿素溶劑處理后纖維的保水值可達到最佳值645.3％。經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，纖維表面及內部會受到不同程度的破壞。堿脲溶解后，纖維素大分子化學結構未發(fā)生變化;但纖維素結晶度明顯降低，并且產生了由纖維素晶型I向纖維素晶型Ⅱ的轉化。
　　打漿和纖維素酶水解預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，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。經預處理后纖維的相對保水值也表現(xiàn)出相同的變化規(guī)律。這說明纖維素酶預處理對纖維的活化效果比打漿預處理的效果好。
　　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