用于成纖的纖維素結(jié)構(gòu)改性及其溶解行為研究.pdf

1、纖維素是自然界中取之不盡、用之不竭的可再生有機(jī)資源，每年通過(guò)光合作用產(chǎn)生的纖維素達(dá)1000億噸以上，被廣泛用來(lái)開(kāi)發(fā)紡織纖維材料。但由于纖維素分子間存在大量的氫鍵，聚集態(tài)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，結(jié)晶度高，使溶劑對(duì)纖維素的可及度低，使其難以溶解于普通的溶劑中，阻礙了纖維素利用技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，因此探索新的利用纖維素及其衍生物的方法顯得尤為重要。
　　 醚化反應(yīng)可以弱化纖維素大分子間的氫鍵作用，使醚化產(chǎn)物的溶解能力大大提高。羥乙基纖維素(HEC)是

2、纖維素(cellulose)和環(huán)氧乙烷(EO)發(fā)生醚化反應(yīng)的產(chǎn)物，根據(jù)摩爾取代度(MS)高低可分為水溶性和堿溶性?xún)煞N。低摩爾取代度的HEC易溶解于稀堿溶液中，而不溶于水中，具有獨(dú)特的堿溶性，溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)9％，具有良好的成膜、成纖性能，有望成為又一種具有生命力的再生纖維素纖維。
　　 在此背景下，本論文采用氣固相反應(yīng)法合成了具有獨(dú)特堿溶解性能的低摩爾取代度HEC。首先，在堿纖維素的壓榨倍率為3.20、醚化時(shí)間為100min、醚

3、化溫度為40℃、EO和纖維素質(zhì)量比為0.05～0.50時(shí)，獲得了堿溶性良好的HEC。利用紅外光譜、核磁共振、X射線(xiàn)衍射、熱重分析等分析方法，表征了HEC的微觀結(jié)構(gòu)和摩爾取代度。結(jié)果表明HEC為纖維素Ⅱ結(jié)構(gòu)，隨EO與纖維素質(zhì)量比增加，HEC的摩爾取代度增大、結(jié)晶度減小、熱穩(wěn)定性能降低。
　　 其次，通過(guò)測(cè)試HEC的溶解性能，探討了其理想的溶解條件和醚化對(duì)纖維素溶解性能的影響。在溶解溫度為0℃，溶解時(shí)間為7～8小時(shí)的條件下，HEC易

4、溶解在濃度為8%的氫氧化鈉溶液中，溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高可達(dá)10%。隨摩爾取代度增加，HEC溶解性能增強(qiáng)，溶解時(shí)間減少，相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的HEC溶液的表觀粘度逐漸下降。將HEC溶液在室溫下，于濃度為10%的醋酸溶液中進(jìn)行凝固再生。得到的再生HEC膜結(jié)構(gòu)均勻致密，隨摩爾取代度提高，再生膜的拉伸應(yīng)力下降，拉伸應(yīng)變?cè)黾?。綜合分析，本文認(rèn)為選擇以EO與纖維素質(zhì)量比為0.30制得的HEC進(jìn)行進(jìn)一步研究比較合適。為提高溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)而得到高性能的再生HEC纖維