纤维素/NMMO水合物溶液体系的相转变

纤维素在NMMO水合物中的溶解情况对纤维素/NMMO水合物溶液体系的相转变行为具有深刻的影响,在溶解过程中加入抗氧化剂没食子酸正丙酯(PG,0.5wt%的纤维素),可以获得重复性很好的相转变结果。高分子质量的纤维素溶液在低温度时存在从各向异性到各向同性的相转变。对纤维素/NMMO水合物(水合度n=0.65)溶液体系的流变分析表明:纤维素重均聚合度(DPW)为600、694和940,温度范围112~127.5℃、105~125℃和105~120℃,浓度范围15~20wt%、15~21wt%和15~21wt%内的溶液体系存在相转变,这个结果也在光学显微镜下得到了证实。先前的研究在85~92℃温度范围观察到的相转变可能是由于溶液体系中存在未熔化的NMMO水合物晶体而导致的相关实验误差,未熔化NMMO水合物晶体的存在通过热表征得到了证实。     

木浆纤维素/NMMO·H_2O溶液的流变性能研究

以含水率13.7%的N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)为溶剂溶解木浆纤维素形成溶液,采用红外光谱分析仪对木浆纤维素的溶解过程进行表征,并采用黏度计研究了木浆纤维素/NMMO·H2O溶液的流变性能。结果表明:木浆纤维素在NMMO中先溶胀后溶解,且可完全溶解;木浆纤维素/NMMO·H2O溶液的流动呈现切力变稀的假塑性流体特征;木浆纤维素质量分数为6%时,溶液的非牛顿流动特征明显,溶液的表观黏度(ηa)随木浆纤维素浓度的增加明显增加,随剪切速率(γ)及温度的上升而下降,当γ高于一定值即logγ大于1.3时,溶液的ηa不受温度的影响,只随γ的上升而下降,且剪切应力不随γ变化而变化,为恒定值。     

竹纤维素/NMMO·H_2O溶液流变性能的研究

采用HAAKE RS150L型旋转流变仪对竹纤维素/NMMO.H2O溶液的流变性能进行了研究。结果表明,竹纤维素/NMMO.H2O溶液为切力变稀流体;随着竹浆粕平均聚合度的增大,溶液的非牛顿指数n减小,而溶液表观黏度η、稠度系数K、黏流活化能Eη和结构黏度指数Δη增加;随着温度的升高,溶液的表观黏度下降,非牛顿指数增大;碱处理竹纤维素/NMMO.H2O溶液的流变性能受竹纤维素原料的聚合度、α-纤维素含量(或半纤维素含量)及杂质含量等因素的综合影响。     

纤维素在N-甲基吗啉-N-氧化物/水溶液中的溶胀与溶解性能

研究了纤维素在N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)/水体系中的溶胀、溶解过程对纤维素溶液性能的影响,为纤维素在NMMO/水体系中纺丝成形提供理论依据.利用X-射线衍射(XRD)探索了纤维素溶胀后的结晶结构变化,利用旋转流变仪探讨了纤维素浓度、聚合度等对纤维素溶液流变性能的影响.结果表明:经溶胀后的纤维素,非晶区被部分破坏,使其结晶度下降,从而更易被均匀、快速地溶解;纤维素的聚合度越大,含量越高,其大分子链的解缠及伸展越困难,分子间作用越大,纤维素溶液的流动性越差,越不利于纤维素的纺丝成形.     

再生细菌纤维素薄膜的制备工艺

详细介绍了利用N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)为溶剂溶解细菌纤维素以及制备再生细菌纤维素薄膜的工艺流程,并对NMMO溶解细菌纤维素机理进行了简要的分析。     

纤维素/NMMO溶液及其薄膜的制备与性能研究

以水质量分数为13.3%的N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)为溶剂溶解棉浆粕,制备质量分数为5%～11%的纤维素/NMMO溶液。将所得溶液制备纤维素薄膜,考察了纤维素/NMMO溶液的稳定性,研究了凝固浴温度和组成对纤维素薄膜的成膜性、断面形态及力学性能的影响。结果表明:纤维素/NMMO溶液随着浓度增大,其粘度先增大后减小,再急剧上升;纤维素/NMMO溶液在玻璃介质中稳定性较好,微量Cu~(2+),Fe~(3+)等杂质存在时,其稳定性显著下降;纤维素薄膜随凝固浴温度升高,其透明性、拉伸强度和断裂伸长率均下降;相对于水,含有乙醇和NMMO的凝固浴能减缓双扩散的速度,使纤维素薄膜的拉伸强度略有提高,断裂伸长率出现不同程度下降。     

棉纤维在NMMO溶液中的溶胀与溶解

用不同质量分数的N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)溶液,在不同的温度和时间条件下,探究棉纤维的溶胀和溶解情况,并利用X射线衍射和红外光谱对纤维素溶胀前后的结构变化进行表征。结果表明:NMMO质量分数低于80%时,棉纤维只溶胀不溶解;在质量分数分别为83%、85%、87%的NMMO溶液中,棉纤维出现溶解现象;随着NMMO质量分数的增大、温度的升高、时间的延长,棉纤维的溶胀程度不断增加。在质量分数为83%的NMMO溶液中,棉纤维先溶胀后溶解;在质量分数为87%的NMMO溶液中,棉纤维不溶胀直接溶解;在质量分数为85%的NMMO溶液中,棉纤维的溶解存在先溶胀后溶解和直接溶解两种形式。质量分数为80%以下的NMMO水溶液处理后的棉纤维,结晶结构和化学结构均没有变化。     

NMMO的合成及其对木纤维素浆粕溶解性能的研究

通过研究催化剂、反应时间、反应温度等因素对产物NMMO产率的影响，确定了较佳工艺条件，合成了NMMO纤维素良溶剂，并对该溶剂溶解木纤维素浆粕的性能进行了初步探讨。     

加热方式对离子液体溶解纤维素过程的影响分析

本文采用1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([Amim]Cl)离子液体对竹纤维素桨粕进行溶解,故需先合成[Amim]Cl离子液体。采用油浴和水浴两种加热办法在相同温度下用[Amim]Cl离子液体去溶解竹纤维素桨粕,比较竹纤维素桨粕在[Amim]Cl离子液体中的溶解速率及溶解度。用去离子水将溶解后的竹纤维素桨粕进行再生,使用红外光谱比较再生前后竹纤维素桨粕的官能团。实验结果显示,油浴加热时竹纤维素桨粕溶解速率及溶解度要高于水浴加热时溶解速率及溶解度。通过红外表征分析得到溶解前后的竹纤维素在官能团上没有发生变化,说明该过程为物理变化。     

纤维素在NMMO水溶液中的溶胀行为研究

通过离心分离法表征纤维素在N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中的溶胀行为,研究了NMMO浓度、温度对纤维素浆粕溶胀的影响;用显微镜追踪拍摄纤维素的溶胀过程,测定纤维的溶胀率,验证了离心分离法的可行性。结果表明:随着NMMO浓度、溶胀温度的升高,纤维素溶胀率增大,溶胀效果变好;纤维素在NMMO水溶液中的最佳溶胀条件为NMMO质量分数78%、温度75℃,溶胀时间40 min。     

Structural changes of regenerated cellulose dissolved in FeTNa,NaOH/thiourea,and NMMO systems

Regenerated cellulose was prepared from microcrystalline cellulose (MCC) via dissolution in three well‐known nonderivatizing systems: ferric chloride/sodium tartarate/sodium hydroxide (FeTNa), sodium hydroxide/thiourea (NaOH/thiourea), and N‐methylmorpholine‐N‐oxide (NMMO) systems. The effect of regeneration using the different systems on the supramolecular structure of the regenerated celluloses was studied using X‐ray diffraction and Fourier transform infrared (FTIR). The effect of regeneration on supermolecular structure, morphology, and thermal stability of regenerated celluloses were studied using scanning electron microscopy (SEM) and thermogravimetric analysis (TGA). The effect of regeneration systems used on the chemical reactivity of cellulose toward carboxymethylation, acetylation, and cyanoethylation reactions was briefly studied. The results showed dependence of all the aforementioned properties on the dissolution reagent used in spite of that all studied reagents cause the same change in cellulose crystalline structure (from cellulose I to cellulose II). The degree of polymerization, crystallinity, and thermal stability of the regenerated cellulose (RC) samples were in the following order: NaOH/thiourea RC > FeTNa RC > NMMO RC. SEM micrograph showed unique surface for the NMMO RC sample. The reactivity of the different regenerated cellulose samples toward carboxymethylation, cyanoethylation, and acetylation depended mainly on the reaction system and conditions used rather than on crystallinity of regenerated cellulose. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2008     

纤维素接枝共聚研究

本文论述了天然纤维素纤维的生产方法包括铜氨溶液、NMMO及LiCl/极性溶剂等对生态环境和纤维性能的影响 ,重点介绍了纤维素在LiCl/极性溶剂体系中溶解机理及各种溶解条件对溶解性能的影响。对纤维素接枝共聚及其产物也作了相应介绍。     

硫酸水解对再生纤维素纤维葡萄糖转化率的影响

用浓硫酸水解竹浆、棉浆、木浆三种再生纤维素纤维,通过改变反应温度和时间,找出再生纤维素纤维水解葡萄糖得率最优的反应条件,并对不同种类的纤维素纤维水解液进行高效液相色谱分析。结果表明:当反应温度为50℃、反应时间为120 min时,竹浆再生纤维素纤维的葡萄糖转化率可达75%;在高效液相色谱中,竹浆再生纤维素纤维在7 min的位置有较明显的出峰,在12.5～14.5 min的位置有一个双峰,有别于木浆、棉浆再生纤维素纤维。     

离子液体法再生纤维素纤维制造技术及发展趋势

首先概述了再生纤维素纤维制造技术的发展历史,总结了以天然纤维素为原料的黏胶纤维、Lyocell纤维和离子液体纤维（Ioncell）及其技术发展现状。重点介绍了这三种再生纤维素纤维的性能、应用领域及市场前景,并比较了其生产工艺,包括纺丝原液的制备、纺丝工艺、溶剂回收等。与黏胶纤维相比,Lyocell 纤维和Ioncell纤维在溶解纤维素及干喷湿纺纺丝方面具有独特的优势。进一步对该类技术的重点和难点,如纺丝原液的连续制备和溶剂的高效回收进行了分析。与Lyocell纤维使用的NMMO溶剂相比,Ioncell纤维使用的离子液体具有离子液体可设计等优点,可根据纤维素原料的不同来源,设计合成对纤维素具有更好的溶解能力而无降解特征且环境友好的离子液体溶剂,同时对温度、金属离子具有很好的稳定性,为发展新一代纤维素绿色制造技术提供了新途径。另外,对Ioncell纤维存在的问题也进行了详细的分析,提出了未来拟开展的重点研究方向和拟解决的关键难题。     

新型碳纤维用原丝——高强高模Lyocell纤维纺丝工艺研究

采用天然高相对分子质量纤维素脱脂棉为原料 ,制备了高强高模纤维素纤维 ( L yocell纤维 ) ,并用此作为碳纤维原丝 ,成功制得了强度优于粘胶基碳纤维的 L yocell基碳纤维。考察了高相对分子质量纤维素的溶解特点 ,纺丝工艺对 L yocell纤维聚集态及性能的影响 ,比较了 L yocell纤维和粘胶原丝的表面及截面形态。实验表明 :高相对分子质量纤维素溶解的静溶胀时间和温度对其溶解有明显的影响 ;纺丝过程中 ,大的气隙长度对提高纤维的性能有利 ;随着凝固浴中 N -甲基吗啉 N -氧化物( NMMO )的浓度增加 ,纤维的强度和模量增加 ,当其在凝固浴中的质量分数达到 10 %时 ,强度模量最大 ,浓度继续增加 ,纤维的力学性能开始下降 ;拉伸比增加 ,L yocell纤维的强度模量增加 ,当拉伸比大于 3.0时 ,纤维的性能略有下降     

浆粕性质对离子液体法再生竹浆纤维性能的影响

以6种不同性质的竹浆粕为原料,选用1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐{[EMIM] Ac]为溶剂,采用干喷湿纺的方式制备了再生竹浆纤维,探讨了竹浆粕性质对再生竹浆纤维制备过程中溶解、流变行为以及纤维性能的影响.结果表明:离子液体对竹浆粕具有非常强的溶解能力;6种竹浆粕/[EMIM] Ac纺丝液都属于切力变稀流体;高聚合度和高α纤维素的竹浆粕制备的纤维的断裂强度和模量较高,但是纺丝过程不连续,发生断头较多.     

离子液体法纤维素纤维的制备及性能研究进展

对纤维素在离子液体中的溶解、溶解机理、纺丝原液的性质、纺丝工艺及纤维性能等进行了综述,认为离子液体作为一种新型纤维素溶剂,具有溶解速度快、溶解度大、对纤维素降解程度小、溶剂回收简单、回收率高等特点,且再生的纤维素具有良好的光泽和力学性能。     

单壁碳纳米管/再生纤维素复合纤维的制备及性能

将经过酸化处理和十二烷基苯磺酸钠处理后的单壁碳纳米管(SWNTs)与离子液体和再生纤维素共混制得纺丝溶液,通过干湿法纺丝制得SWNTs/再生纤维素复合纤维.考察了SWNTs处理前后的结构及在离子液体中的分散性;研究了复合纤维的力学性能和热性能.结果表明:经酸化和功能化处理后的SWNTs的直径有所减小,SWNTs在离子液...     

Effect of coagulation conditions on fine structure of regenerated cellulosic films made from cellulose/N-methylmorpholine-N-oxide/H2O systems

The important properties of cellulosic fibers in the conditioned state are mainly influenced by fine structure. In particular, the development of new methods of spinning regenerated cellulosic fibers made from a cellulose/N-methylmorpholine-N-oxide (NMMO)/H₂O system require a better understanding of their fine structures in order to explain their special physical properties. The regenerated cellulosic films were made from cellulose/NMMO/H₂O according to the degree of polymerization and solution concentration (wt %) of cellulose and the concentration (wt %) of NMMO in the coagulation bath. The quantification of crystal content was carried out by the resolution of the wide angle X-ray diffraction intensity distribution on the assumption that all diffracted intensities take the form of a symmetrical Gaussian distribution centering at its Bragg angle. The X-ray diffraction patterns resolved into individual integral intensities showed that the polymorphic structure mixed with part cellulose III and II was obtained for only coagulated cellulose films. The degree of crystallinity and apparent crystalline size of regenerated cellulosic films depended on the degree of polymerization, the solution concentration of cellulose, and the concentration of NMMO. The diameter of the microfibril decreased with an increase in the concentration of NMMO. © 1999 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 73: 2681–2690, 1999