不同溶剂溶解制备纤维素溶液及其流变性能

分别采用N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)离子液体(ILS)、二甲基乙酰胺/氯化锂(DMAc/LiCl)、NaOH/尿素(Urea)以及传统的铜乙二胺(CED,铜氨法)和二硫化碳/氢氧化钠(CS2/NaOH,黏胶法)6种不同的溶剂体系溶解纤维素得到均匀的纤维素溶液,研究相同条件下不同纤维素溶液的稳态和动态流变性能。结果表明,所有纤维素溶液均属于假塑性流体,表观黏度随剪切速率的增大而降低;CED和CS2/NaOH溶剂体系制得的纤维素溶液加工性能相对较好,但对纤维素大分子的破坏性相对较强;NMMO和ILS溶剂体系制得的纤维素溶液加工性能相对较差,但对纤维素大分子的破坏性相对较小;DMAc/LiCl和NaOH/Urea溶剂体系制得的纤维素溶液的加工性能和对纤维素大分子的破坏性则介于传统溶剂体系(CED及CS2/NaOH)和新型溶剂体系(NMMO及ILS)之间。     

大麻纤维在氯化锂/N,N-二甲基乙酰胺溶解体系中的溶解特性

为提高大麻纤维溶解性能,对大麻纤维进行氢氧化钠预处理和氯化锂/N,N-二甲基乙酰胺（LiCl/DMAc）溶解处理。用质量分数为18%的氢氧化钠在60℃处理大麻纤维1～4h,然后将预处理后的大麻纤维在不同温度（70、80、95℃）下溶解于质量分数为10％的LiCl/DMAc溶解体系。用扫描电镜、红外光谱仪 和 X 射线衍射仪对溶解前后的大麻纤维进行表征,测试溶解后溶液黏度值。结果表明：氢氧化钠预处理后纤维素的晶型由纤维素Ⅰ转变为纤维素Ⅱ;溶解温度升高,大麻纤维溶解性增强,95℃条件下,预处理2h和3h的大麻纤维在10%LiCl/DMAc溶解体系中能够完全溶解,溶解质量分别为1.0～1.2g和1.2～1.5g;预处理3h的大麻纤维/LiCl/DMAc溶液黏度值更大,溶液稳定。     

静电纺间位芳纶纤维的制备及其性能

以N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）为溶剂,加入LiCl和CaCl2制备2种溶解体系,研究了间位芳纶纤维在2种溶解体系中的溶解性能及芳纶溶液的静电纺丝性能。间位芳纶纤维在N,N-二甲基乙酰胺中只能发生有限溶胀,氯化盐的加入有利于芳纶纤维的快速溶解。盐的种类及质量分数对纤维的溶解量、溶解时间以及溶液的黏度具有重要的影响。利用制得的溶液,采用高压静电纺丝技术制备了直径100～500nm的纳米芳纶纤维,纳米纤维直径随纺丝溶液质量分数和盐质量分数的增加而增大。以LiCl/DMAc为溶解体系制得的纳米纤维的均匀性随黏度增大而逐渐提高,且纤维形貌优于在CaCl2/DMAc溶解体系中制得的纤维,但以CaCl2/DMAc溶解体系制得的纳米纤维其热性能明显优于LiCl/DMAc溶解体系纺得的纳米纤维。LiCl/DMAc溶解体系中芳纶溶液质量分数为11％时,制得的纳米芳纶纤维非织造布的力学性能最优。     

废旧毛丝棉混纺织物中棉纤维的溶解

废旧毛丝棉混纺面料采用热DMAc(N,N-二甲基乙酰胺)活化法处理后,用LiCl/DMAc溶剂体系溶解面料中的棉纤维成分。根据单因素法优化得到棉纤维溶解工艺为:LiCl质量分数8%,温度140℃,高温搅拌时间3 h,室温搅拌时间12 h,溶质与溶剂质量比0.2∶20。通过扫描电镜分析和红外光谱分析发现,LiCl/DMAc溶剂体系可以完全溶解棉纤维,不会对羊毛纤维和蚕丝纤维造成损伤。     

烟蒂醋酸纤维在离子液体[AMIM]Cl中的溶解与回收

为了回收烟蒂的醋酸纤维(CA),用氯代1-烯丙基-3-甲基咪唑([AMIM]Cl)离子液进行了溶解和回收烟蒂CA试验。结果表明:①适宜的溶解温度137℃,溶解时间70min,在此条件下,20g[AMIM]Cl可溶解0.76gCA;②纯CA与回收品的FT-IR谱图一致;③[AMIM]Cl离子液体可以循环使用5次。     

用竹浆粕/离子液体复配体系纺制的再生纤维及其性能

为探究离子液体法制备再生纤维性能的影响因素,选用有机溶剂二甲基亚砜(DMSO)分别与离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐([AMIM]Ac)和1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐([BMIM]Ac)构成复配体系作为溶剂溶解竹纤维素浆泊,用湿法纺丝制备再生纤维素纤维,并借助扫描电子显微镜、热性能分析、X射线衍射等手段对再生纤维进行形貌、结构分析和力学性能测试。结果表明:当DMSO含量提高、纺丝原液中离子液体含量降低,再生纤维丝表面的光洁程度和热稳定性先提高后下降,力学性能下降;当竹纤维素含量提高,再生纤维丝的表面更光滑,结晶度、热稳定性、断裂强度提高,纤维直径均变粗;离子液体[AMIM]Ac制得的再生纤维性能较优。     

纤维素LiCl/DMAc溶液的制备及溶液稳定性

 研究了制备纤维素LiCl/DMAc（氯化锂/N,N-二甲基乙酰胺）溶液的制备工艺及溶液稳定性。结果表明：将活化处理的纤维素加入到LiCl溶解在DMAc形成的LiCl/DMAc体系中,在100℃下搅拌一定时间后冷却到室温搅拌数小时,可得到均匀透明的纤维素LiCl/DMAc溶液。配制该溶液,纤维素浓度越大, 所需加热搅拌和室温搅拌时间越长;同样,纤维素聚合度越大,其溶解效果越差;LiCl含有结晶水,纤维素只溶胀不溶解,而且只当LiCl质量分数超过6%时, 纤维素才能完全溶解,LiCl含量随纤维素浓度而提高。另外,通过研究纤维素LiCl/DMAc溶液在不同温度下的粘度随时间的变化率,得出了在低于50℃下,该溶液在30天内很稳定;溶液加热至100℃后,可稳定存在15小时的结论。     

羊毛角蛋白溶液的离子液体法制备

以离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐（[Amim] Cl）为主溶剂,以巯基乙醇为辅助试剂,研究了羊毛纤维在该溶剂体系中的溶解行为。正交试验结果表明,在m羊毛∶（[Amim] Cl）：m(巯基乙醇)=1：8.5：1、温度120℃、时间为7.5 h的条件下,羊毛纤维可全部溶解。分析可知,离子液体[Amim] Cl 的强极性作用利于打开纤维内部的氢键,巯基乙醇可有效拆开二硫键,再辅以机械搅拌的剪切作用,可使纤维解体直至溶解。     

纤维素在咪唑基离子液体中的降解行为

为了解纤维素在咪唑类离子液体中的降解行为,用正交试验法分析了温度、转速、时间对纤维素降解程度的影响,并比较了纤维素在四种离子液体中的降解行为。结果表明,纤维素在1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐（[EMIM]Ac）中的最佳溶解条件为,温度80℃,时间1h,转速230r/min。温度对纤维素降解程度影响最大,其次为时间和转速。同条件下,纤维素在[EMIM]Ac中的降解最轻,在1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐（[AMIM]Cl）中降解最严重。没食子酸丙酯可显著缓解纤维素在离子液体中的降解程度。[EMIM]Ac、1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐（[BMIM]Ac）遇没食子酸丙酯显紫红色,并在纤维素溶解后颜色消失。     

改性棉秆皮微晶纤维素纤维的制备及其吸附性能

利用马来酸酐对自制棉秆皮微晶纤维素进行接枝改性,再利用二甲基亚砜(DMSO)和1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIm]Cl)将改性棉秆皮微晶纤维素溶解成纺丝液进行湿法纺丝。使用红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)等仪器对纤维结构和性能进行表征。探讨了DMSO添加量(与改性棉秆皮微晶纤维素[BMIm]Cl溶解体系的质量比值)和凝固时间对纤维吸附性能和力学性能的影响,以及吸附时间、染液质量浓度、温度、pH对纤维吸附亚甲基蓝的影响,并运用吸附动力学模型和吸附等温线模型对吸附数据进行模拟。结果表明:在DMSO添加量为1.00、凝固时间为120 s条件下制备的改性棉秆皮微晶纤维素纤维对亚甲基蓝的吸附量为159.11 mg/g、断裂强力为30.37 cN,吸附方程符合Ho准二级动力学模型和Freundlich吸附等温线模型。     

多种预处理方法对纤维素结晶结构的影响

分别采用丙三醇、NaOH、乙二胺(EDA)、H3PO4以及离子液体[BMIM]Cl对不同来源的纤维素进行预处理,通过X射线衍射(XRD)、固体核磁共振(CP/MAS 13C NMR)及傅里叶变换红外光谱(FT-IR)研究了这几种预处理方法对纤维素结晶结构的影响。结果表明,16. 5 wt%的NaOH及60 wt%的H3PO4预处理可将天然纤维素结构从Ⅰ型转化为Ⅱ型,EDA预处理可将天然纤维素结构转化为Ⅲ型,85 wt%的H3PO4以及离子液体[BMIM]Cl预处理可将纤维素转化为无定形结构。[BMIM]Cl预处理比85 wt%的H3PO4预处理更有利于无定形纤维素的产生。结构转化过程中,纤维素的羟甲基构象相应地发生变化。结晶度方面,低质量分数NaOH预处理有利于获得低结晶度的纤维素,EDA预处理对纤维素结晶度的影响与原料结构关系较小,而NaOH与离子液体[BMIM]Cl预处理对纤维素结晶度的影响与原料有关,纤维素原料结晶度高,预处理后纤维素的结晶度也相应较高。     

两种氯代咪唑离子液体的合成及光谱特性研究

以N-甲基咪唑、氯丁烷和氯丙烯为原料,合成了两种离子液体1-丁基-3-甲基氯代咪唑([BMIM]Cl)和1-烯丙基-3-甲基氯代咪唑([AMIM]CI)用硝酸银滴定法测定其纯度分别为[BMIM]Cl 91.6%,[AMIM]CI 94.5%;并对两种氯代咪唑离子液体进行了紫外和红外光谱分析厕种离子液体在200～700 nm间都只有一个紫外吸收峰.[AMIM]Cl的λmax=212.0 nm,[BMIM]Cl的λmax=223.0 nm.     

纤维素新溶剂的溶解特性比较

详细介绍了纤维素N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)、氯化锂/N,N-二甲基乙酰胺(LiCl/DMAc)、离子型液体新溶剂体系,并对上述不同溶剂体系的性质、溶解特性和溶解方法做了深入的时比与分析.     

氢氧化钠活化前后纤维素在离子液体/DMSO溶剂体系中溶解性能的变化

研究了棉短绒纤维和针叶木纤维经氢氧化钠活化后对其在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯代盐([BMIN]Cl)与二甲基亚砜(DMSO)共容积体系中溶解度的影响。研究结果表明棉短绒纤维和针叶木纤维活化后在该溶解体系的溶解度分别从3.9%、2.8%提高到7.1%、5.0%,比未活化前增大了近1倍,说明这两种纤维素用氢氧化钠活化后在离子液体中更易溶解。活化的棉短绒纤维和未活化的棉短绒纤维在溶解再生后聚合度分别从612、578下降至423、350,分别降低了30.8%、39.4%;活化的针叶木纤维和未活化的针叶木纤维在溶解再生后聚合度则分别从736、704下降至607、502,降低了17.5%、28.7%.红外光谱证实离子液体[BMIN]Cl/DMSO溶解体系为纤维素的非衍生化溶剂。X-射线衍射(XRD)实验证实经过氢氧化钠活化处理的纤维素相比未经过活化处理的纤维素衍射峰强度降低得更厉害,说明在氢氧化钠活化过程中也能降低纤维素的结晶度,有助于纤维素在离子液体中的溶解。     

小麦淀粉-离子液体溶液流变性质的研究

采用哈克流变仪研究小麦淀粉-离子液体氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑([AMIM]Cl)溶液的流变性质。结果表明：不同质量浓度的小麦淀粉-离子液体[AMIM]Cl溶液均为假塑性流体;离子液体溶液表现出黏度随剪切速率的升高而降低,溶液体系随着淀粉质量浓度增高而剪切稀化增强;溶液的触变性随温度的升高而减小。     

Lyocell纤维用溶解浆主要性能及其质量控制技术

Lyocell纤维是绿色高性能的再生纤维素纤维,其在反应原理、生产工艺和设备技术等方面与黏胶纤维差异很大,对溶解浆的质量要求较高。本文介绍了Lyocell纤维的生产工艺,重点分析了Lyocell纤维用溶解浆的化学组成、纤维素大分子特性、结晶结构等主要性能对Lyocell纤维生产,尤其是浆粕在4-甲基吗啉-N-氧化物（NMMO）中溶解性能的影响;提出了Lyocell纤维用溶解浆的主要性能要求及其质量控制技术,为Lyocell纤维用溶解浆的研究和生产提供参考。     

天然彩色棉纤维在1-丁基-3-甲基咪唑氯盐离子液体中的溶胀与溶解

为避免使用非生态染料和助剂对人体造成伤害,利用热台偏光显微镜研究天然彩色棉纤维在[BMIM]Cl（1-丁基-3-甲基咪唑氯盐）离子液体中的溶胀与溶解性能。比较不同预处理方式、温度和时间对纤维溶胀和溶解性能的影响。结果发现天然彩色棉纤维在[BMIM]Cl溶剂中均产生横向的不匀性溶胀继而溶解,但溶解性能存在差异。棕棉和绿棉纤维比白棉纤维更易溶解。碱处理和酶处理提高了纤维溶胀速率和溶胀尺寸,酶处理后纤维在[BMIM]Cl溶液中变为均匀溶胀。棕棉在溶解过程中色素物质分布相对稳定,绿棉纤维色素物质随纤维溶解而向外扩散。温度对棉纤维的溶胀有很大影响。随着温度升高,棉纤维的溶胀度增大,达到最大的溶胀尺寸时间缩短。     

明胶/离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐溶液的流变行为

具有不同明胶浓度的明胶/1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐溶液是使用离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑盐[AMIM]Cl作为溶剂制备的。明胶离子液体溶液的流变性能由稳态剪切和振荡剪切测量研究。在稳态剪切测量中,所有的明胶溶液在低剪切速率下都表现出剪切变稀行为,我们认为这反映了[AMIM]Cl的溶剂特性。在振荡剪切测量中,确定了浓度和温度对溶液粘弹性的影响。结果表明,明胶溶液的储能模量G'在所有频率下与明胶浓度和温度的变化基本无关,而溶液的黏度在很大程度上取决于聚合物的浓度和温度。损耗模量G'随着浓度的增加而增加,随着温度的上升而降低。这表明,弹性和耗散行为的原理是完全不同的。溶解明胶对溶液弹性的影响似乎较小。     

桑枝Lyocell纤维溶解浆制备及其性能研究

为探索可再生桑枝资源制备Lyocell级溶解浆的可行性,本研究以桑枝为原料,采用预水解硫酸盐法蒸煮、漂白和酸处理工艺制备了桑枝Lyocell纤维溶解浆。考察了预水解硫酸盐蒸煮、三段漂白（二氧化氯-冷碱抽提-二氧化氯）及酸处理等工艺对溶解浆关键技术指标（α-纤维素含量、聚合度、白度、灰分及金属离子含量）的影响;研究了不同漂白工艺对浆料聚合度和白度的影响;并对溶解浆吸收溶剂速率、纺丝原液流变性能进行分析。结果表明,所得溶解浆的α-纤维素含量92.8%,白度85%,聚合度655,灰分0.09%,铁离子含量4 mg/kg,铜离子含量3 mg/kg,达到Lyocell纤维纺丝用标准。在质量分数50%的NMMO溶液中,90 ℃抽真空0.05 MPa条件下,制得溶解浆具有良好的溶解性,35 min左右完全溶解。     

预聚体法合成阴离子型水性聚氨酯的研究

以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、聚醚多元醇、二羟甲基丙酸（DMPA）、乙二胺（EDA）为主要原料，采用预聚体法合成了系列水性聚氨酯乳液，讨论了水性聚氨酯上软段类型（N-210、N-220、PHA）、NCO／OH量比值、交联体系、乙二胺用量对乳液及其胶膜耐水性、力学性能、涂膜手感的影响．胶膜的ATR红外光谱表现为水性聚氨酯典型的红外特征．