以離子液體為溶劑的纖維成形基礎(chǔ)研究.pdf

1、對于強極性纖維材料，只能溶解在強極性溶劑或強酸、強堿中，這些溶劑給環(huán)境保護帶來了很大的壓力。
　　 離子液體已成為公認(rèn)的化學(xué)化工過程中清潔生產(chǎn)的綠色溶劑，以其特殊的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能，引起了科學(xué)界和工業(yè)界的廣泛興趣。我們以離子液體為溶劑，研究了聚丙烯腈(PAN)、纖維素(Cellulsoe)等的成形熱力學(xué)與動力學(xué)，并進行了紡絲試驗，為纖維材料的“綠色”加工奠定基礎(chǔ)。
　　 首先，我們研究了聚合物/離子液體/凝固劑三元相平衡

2、。假定凝固過程中沒有因結(jié)晶而引起的相轉(zhuǎn)變，因此，利用濁度滴定的方法測得了低濃度溶液相分離時各組份臨界含量，并通過濁度關(guān)聯(lián)方程方法計算了聚合物/離子液體/凝固劑全濃度區(qū)域的三元相圖。H2O是聚丙烯腈和纖維素成形過程中很好的凝固劑，與二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亞砜(DMSO)相比，[BMIM]Cl體系更容易發(fā)生相分離。
　　 然后以[BMIM]Cl為溶劑，水為凝固劑，對比研究了Cellulose/[BMIM]Cl/H2O與PAN

3、/[BMIM]Cl/H2O體系的凝固過程中的擴散動力學(xué)。研究發(fā)現(xiàn)Cellulose/[BMIM]Cl/H2O體系擴散速度遠(yuǎn)低于PAN/[BMIM]Cl/H2O體系，在此基礎(chǔ)上，本論文基于Fick擴散第二定律，根據(jù)已有溶劑和凝固劑的擴散傳質(zhì)動力學(xué)方程，計算了凝固過程中溶劑和凝固劑的擴散系數(shù)。[BMIM]Cl的擴散系數(shù)D[BMIM]Cl和H2O的擴散系數(shù)DH2O隨著原液濃度的上升而下降，隨著凝固浴濃度和凝固浴溫度的上升而上升。[BMIM]C

4、l和H2O在Cellulose/[BMIM]Cl/H2O體系的擴散系數(shù)在10-10cm2/sec數(shù)量級，[BMIM]Cl在PAN/[BMIM]Cl/H2O體系的擴散系數(shù)約為10-8cm2/sec數(shù)量級。
　　 最后，進行了聚丙烯腈/離子液體濃溶液的干濕法紡絲實驗。PAN/[BMIM]Cl濃溶液經(jīng)干濕法成形可以得到較高強度、較高取向度和表面橫截面為圓形的聚丙烯腈纖維，成形前后，PAN化學(xué)結(jié)構(gòu)沒有變化。對初生纖維進行拉伸，發(fā)現(xiàn)初生纖