羥乙基纖維素(HEC)纖維的制備及其交聯(lián)處理研究.pdf

1、近年來，隨著石油和煤炭等不可再生資源儲(chǔ)量的曰益下降，合成纖維的使用越來越受到限制，而新型再生纖維素纖維因其原料可再生、環(huán)境友好及性能與棉相似日益受到人們的重視。本課題組前人研究發(fā)現(xiàn)，堿溶性HEC具有良好的可紡性，有望成為繼粘膠纖維、Lyocell纖維后又一具有生命力的再生纖維素纖維?；诖?，本文首先制備了堿溶性HEC，采用濕法紡絲工藝制備出HEC纖維;針對(duì)HEC纖維濕強(qiáng)相對(duì)較低的缺點(diǎn)，選取乙二醛對(duì)纖維進(jìn)行交聯(lián)處理，優(yōu)化了交聯(lián)處理工藝，揭

2、示了HEC纖維的交聯(lián)機(jī)理，為最終制備出性能優(yōu)良的HEC纖維進(jìn)行了有益探索。
　　論文首先以氣固相反應(yīng)合成了堿溶性HEC，采用8wt％NaOH溶液配制了HEC紡絲液，以H2S04/Na2S04水溶液為凝固浴，采用濕紡工藝進(jìn)行了HEC纖維的試制。在此過程中，采用凝膠棒展開法研究了HEC紡絲液的凝固速度，分析了紡絲液濃度、凝固浴組成對(duì)凝固速度的影響，初步揭示了紡絲液的凝固機(jī)理;研究了噴頭拉伸率、塑化拉伸率、凝固浴組份及凝固溫度等對(duì)HEC

3、纖維拉伸性能的影響，優(yōu)化了濕法紡絲工藝，并對(duì)制備的HEC纖維的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明，HEC溶液在凝固浴中的凝固行為可以解釋為受擴(kuò)散控制的化學(xué)反應(yīng)過程;隨著噴頭拉伸率的提高，HEC纖維的斷裂強(qiáng)度先上升后下降，斷裂伸長(zhǎng)率減小;當(dāng)噴頭拉伸率恒定時(shí)，隨著塑化拉伸比的提高，纖維的斷裂伸長(zhǎng)率下降，斷裂強(qiáng)度提高，最終制出纖維的斷裂強(qiáng)度可達(dá)2.2cN/dtex;隨著凝固浴溫度的升高，HEC纖維表面因凝固速度加快而產(chǎn)生溝槽，對(duì)纖維強(qiáng)度造成影響

4、;HEC纖維在成形過程中其晶型由纖維素Ⅰ變?yōu)槔w維素Ⅱ，且隨著凝固浴溫度的升高，HEC纖維的結(jié)晶度逐漸降低。
　　為了提高HEC纖維的濕強(qiáng)，采用乙二醛作為交聯(lián)劑對(duì)HEC纖維進(jìn)行交聯(lián)處理，探究了交聯(lián)反應(yīng)條件對(duì)HEC纖維拉伸性能的影響，并對(duì)交聯(lián)機(jī)理作出了解釋。紅外光譜測(cè)試表明，乙二醛的羰基與HEC纖維的羥基發(fā)生了交聯(lián)反應(yīng)。同時(shí)還優(yōu)化了交聯(lián)反應(yīng)條件，當(dāng)乙二醛濃度為4wt％，溶液pH值為4，交聯(lián)溫度為40℃，反應(yīng)時(shí)間為30min時(shí)，交聯(lián)后H

5、EC纖維的濕強(qiáng)較未交聯(lián)HEC纖維的濕強(qiáng)提高了41.5％，斷裂伸長(zhǎng)略有下降，交聯(lián)效果顯著。
　　此外，論文采用X射線衍射儀(WAXD)、差示掃描量熱儀(DSC)，熱重分析儀(TGA)、掃描電鏡(SEM)及溶脹度測(cè)試等方法對(duì)交聯(lián)前后HEC纖維的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行了系統(tǒng)分析。研究結(jié)果表明，交聯(lián)對(duì)HEC纖維的晶型基本沒有影響，但對(duì)纖維的結(jié)晶度有顯著改變，交聯(lián)后纖維的結(jié)晶度較未交聯(lián)HEC纖維提高了18％;由于結(jié)晶度的提高及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的生成，交聯(lián)反應(yīng)