纤维素溶解体系研究进展

纤维素是自然界中一种非常丰富的天然高分子化合物.纤维素的溶解是将这种可再生资源有效转化为高附加值产品的关键步骤,其溶解体系所用溶剂分为衍生化溶剂和非衍生化溶剂.从这两方面简要介绍纤维素的溶解体系及其机制,并对各个溶剂体系的优缺点进行简要概述,预测未来纤维素溶解体系会朝着高效、节能、环保的方向发展.     

纤维素溶剂的研究进展

简要介绍了两种传统纤维素溶解方法:粘胶法和铜氨法,对目前研究较多的几种纤维素新溶剂体系,例如:离子液体体系、N-甲基吗啉-N-氧化物、氢氧化钠/溶胀剂等进行了详细的介绍,指出了不同溶剂体系的溶解机理和优缺点,认为未来纤维素溶解技术必将趋于绿色无污染化。     

纤维素新溶剂的研究进展

归纳总结了国内外3种传统的生产纤维素纤维的方法及纤维素溶剂的研究进展,进一步分析比较了各种溶剂体系的优缺点,在此基础上对我国粘胶行业的发展和纤维素新溶剂的研究进行了展望。     

天然纤维素溶剂的研究进展

系统介绍了国内外天然纤维素的溶解方法,包括酸体系、碱体系、含氯化合物体系和含氮化合物体系。     

氢氧化钠/尿素/硫脲溶剂体系对纤维素溶解性能研究

通过设计正交实验,研究不同组成的氢氧化钠/尿素/硫脲溶剂体系对纤维素的溶解性能,确定了该溶剂体系中各组分的最佳含量,并通过X-射线衍射分析、红外光谱分析、热重分析等手段,表征了该溶剂体系获得的再生纤维素膜的结构和性能。结果表明:该溶剂体系对纤维素有良好的溶解性能,且溶解的纤维素再生后为纤维素Ⅱ,但其热稳定性低于原纤维素。     

纤维素溶解体系的研究进展

综述了纤维素无机溶剂及有机溶剂的研究进展,分析比较了各溶剂体系的优缺点。其中有机溶剂中离子液体和N-甲基氧化吗啉的溶解能力最强,无机溶剂中碱/尿素或硫脲/水体系的溶解能力最强。但纤维素在各个溶解体系中都有一定程度的降解。     

尿素溶剂法纤维素纤维生产的低温溶解技术

低温尿素溶剂法生产纤维素纤维是一种新型溶剂法纤维素纤维生产工艺,浆粕在NaOH／尿素／水的溶剂低温体系中快速溶解,溶液经过湿法纺丝得到纤维,其工艺路线生产流程较短。纤维素溶解和纺丝成形过程中几乎没有化学反应,工艺和原材料都是无毒害的。但低温尿素溶剂法溶解机理复杂,溶解条件苛刻,成品纤维的强度还有待提高。     

超声波处理对纤维素碱脲体系溶解性能的影响

采用碱／尿素／水体系、碱／尿素／硫脲／水体系分别制备纤维素溶液,在溶解的不同阶段用超声波进行处理,并利用光学显微镜、偏光显微镜和X射线衍射对溶解效果进行表征。研究结果表明：溶解之前对纤维素原料的超声波处理主要是对纤维形态结构和超分子结构的破坏,略微增大溶解度;溶解过程中对纤维素溶液超声波处理则可以强化润胀,促进分散,显著增大纤维素的溶解度;在碱／尿素／水体系中超声波对溶解的促进作用强于在碱／尿素／硫脲,水体系中。     

碱溶性羟乙基纤维素在复合溶剂体系中的流变性能

使用平行板流变仪,以氢氧化钠/硫脲/尿素/水溶液作为碱溶性羟乙基纤维素(HEC)的复合溶剂,研究了HEC在该溶剂体系中的流变性能,并考察了剪切速率、温度及溶液浓度对溶液的非牛顿指数、结构黏度指数及黏流活化能的影响。结果表明:溶液属于切力变稀型假塑性流体,随溶液温度下降及浓度增加,溶液的表观黏度和结构黏度指数增大,非牛顿性增强;该溶液的黏流活化能随着剪切速率的增加而下降。     

纤维素在NMMO水溶液中的溶胀过程及影响因素分析

采用显微镜观察和离心表征的方法,通过控制单一因素变量探讨溶胀时间、溶胀温度、N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)溶液质量分数等对纤维素在NMMO水溶液中溶胀行为的影响。显微镜观察的结果表明:在溶胀初期,溶剂迅速渗透到纤维素中使单纤维直径变大,20 min后纤维素溶胀接近饱和,纤维直径基本不再变化;随着NMMO质量分数的增加、溶胀温度的升高,纤维素纤维的溶胀率以及吸液率增加,表明纤维素溶胀效果更好。     

溶剂与表面活性剂对醋酸丁酸纤维素静电纺丝的影响

应用静电纺丝法制备了醋酸丁酸纤维素纳米纤维。利用扫描电子显微镜探讨了不同的溶剂体系和表面活性剂对纺丝过程及纳米纤维形态的影响。试验结果表明:醋酸-丙酮混合溶剂体系有利于纺丝过程的顺利进行和获得平滑无珠节的纳米纤维,而添加表面活性剂则有助于减小纤维直径和获得粗细均匀的纤维形态。     

A Study on Physical and Chemical Properties of Cellulose Paper Immersed in Various Solvent Mixtures

The cellulose paper treated in proportional mixture systems showed higher liquid absorption compare to only EtOH and MeOH treatments. It was approximately 40–70% and 50–91% higher for EtOH-NaOH and MeOH-NaOH treated papers, respectively. All conditions apparently bring about an effect of decreased strength for papers. The lowest tensile strength of 13.0 N/mm was found with EtOH and NaOH treated samples after 5^th repeating wetting-drying stage. But, some conditions gave approximately 21–59.5% higher stretch than untreated samples. The pore size distributions of papers were evaluated with Simons stain procedure and experimental results usually consisted with sorption data. The less intense CH₂–CH₂- vibrations (1450–1700 cm⁻¹) and C-C and C-O-C peak areas in FTIR spectra indicates lowering H-bonds in solvent treated and dried paper network structure.     

纤维素的新溶剂体系

综述了将纤维素直接溶解的方法,着重介绍N-甲基氧化吗啉—水、氯化锂—二甲基乙酰胺及强碱溶剂体系的溶解机理和发展。     

纤维素溶解的研究现状

主要介绍了目前国内外纤维素的溶解方法,包括离子液溶解法、N-甲基吗啉-N-氧化物溶解法、氯化锂/N,N-二甲基乙酰胺溶解法和氢氧化钠/尿素水溶液溶解法。