半纤维素对玉米秸秆皮Lyocell纤维性能的影响

探讨了半纤维素对Lyocell纤维制备时溶浆过程以及纺丝过程的影响,研究了半纤维素对Lyocell纤维的力学、抗原纤化和染色等性能的影响。试验可知：使用市售质量分数50%的NMMO溶剂在90℃温度下即可完全溶解玉米秸秆皮浆粕;半纤维素含量较高的玉米秸秆皮浆粕的流动性更好,制成的Lyocell纤维的染色性能和抗原纤化性能更好,断裂伸长率较大,结晶度较小。     

以高半纤维素浆粕为原料的Lyocell产品得率及可纺性

测定高半纤维素和高α-纤维素含量的两种浆粕在粘胶生产工艺和Lyocell生产工艺中纤维的得率,及两种浆粕的动态流动性能。结果表明:浆粕中α-纤维素含量在粘胶生产工艺中,决定着最终纤维素产品的得率;但在Lyocell生产工艺中,却无必然联系,所以高半纤维素含量的浆粕可适合于Lyocell工艺,且浆粕中的高半纤维素更有益于纺丝加工。     

纤维素浆粕和Lyocell纤维在LiCl/DMAc中溶解差异的研究

为了研究Lyocell工艺中纤维素相对分子质量分布的变化,分析了纤维素浆粕和相应的由浆粕生产出的Lyocell纤维在LiCl/DMAc中的溶解情况,发现两者存在很大差异,分别从纤维素的晶型、取向和形态结构等方面分析原因。结果表明:由于Lyocell纤维(纤维素II)比纤维素浆粕(纤维素I)在热力学上更稳定,分子间的氢键更多,且Lyocell纤维的取向较纤维素浆粕高,纤维结构较致密,使得溶剂的渗透和氢键的破坏更加困难,因此Lyocell纤维在LiCl/DMAc中的溶解比纤维素浆粕差。     

高半纤维素浆粕制备Lyocell纤维的研究

采用半纤维素质量分数21%的高半纤维素浆粕在N-甲基吗琳-N-氧化物(NMMO)水溶液中制备Lyocell纤维,并与半纤维素质量分数为10%的高α-纤维素浆粕的可纺性进行了对比。结果表明:高半纤维素浆粕在溶剂NMMO·H_2O中更易溶解,其过滤性能和可纺性能好,可在较高浆粕浓度下纺丝,制备成Lyo- cell纤维的产率高,且能提高Lyocell纤维的力学性能。高半纤维素浆液的稳定性能略低,在溶剂回收中需要消耗较多的双氧水进行氧化回收溶剂NMMO。     

Lyocell纤维及其功能化的研究

Lyocell纤维是木材(主要是桉树)浆粕溶解于有机溶剂N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO),由湿法纺丝制得的.与粘胶人造丝等再生纤维素相比,Lyocell纤维的结晶度及取向性高,在纤维轴向易分裂,可明显看到原纤化现象(图1).原纤化起球有损纤维制品的外观,而且引起染色不匀及整理剂的分布不匀,因此要在生产时设法抑制原纤化.为解决这一问题,本文探讨了Lyocell原纤化及起球的机制,同时研究了抑制起球的方法.     

以离子液体为溶剂的纤维素纤维的结构与性能

以离子液体氯化1-丁基-3-甲基咪唑([BMIM]Cl)为溶剂,制备了纤维素/[BMIM]Cl溶液,探讨了该体系的流变性能,并对所纺得的纤维素纤维的结构与性能进行了分析。结果表明:纤维素/[BMIM]Cl溶液为切力变稀流体,当剪切速率较大时,温度对体系黏度几乎没有影响,因此可以在较高剪切速率下降低纺丝温度;由该体系纺制的纤维具有纤维素II晶型的结构;随着拉伸比的提高,纤维的取向程度及结晶度增大,从而使纤维力学性能提高,所得纤维的表面光滑、结构致密,其染色性能及抗原纤化性能与Lyocell纤维基本相近。从而证明了用离子液体[BMIM]Cl所纺制的纤维素纤维性能良好,可望成为继Lyocell纤维之后的又一新型绿色纤维素纤维。     

Lyocell纤维产业化技术开发

基于溶剂法制备Lyocell纤维的资源和环保优势,在研究纤维素浆粕质量指标、预处理、溶解工艺和装备、纺丝溶液特性、纺丝工艺和设备、溶剂回收等技术的基础上,建立了纤维素活化、薄膜蒸发溶解、纺丝干喷湿纺、溶剂回收等关键技术为核心的Lyocell纤维生产技术体系,实现了万吨级Lyocell纤维连续、稳定的生产。     

用于制备高强Lyocell纤维的纤维素混合浆粕的研究

研究了在高聚合度的纤维素浆粕中添加少量的中等聚合度浆粕,所形成的混合浆粕的纺丝情况及得到的Lyocell纤维的性能。在此基础上,利用凝胶渗透色谱法(GPC)测定了混合浆粕的相对分子质量及其分布,分析了混合浆粕的相对分子质量及其分布对可纺性及纤维性能的影响。结果表明:这种混合浆粕的相对分子质量分布明显变宽,其中高相对分子质量的峰几乎没有变化,但中低相对分子质量部分含量增多,出现了较小的中低相对分子质量峰。这些中低相对分子质量部分的纤维素起了增塑作用,使加工更容易,而高相对分子质量部分则赋予纤维良好的力学性能。     

玉米秸秆浆粕溶剂法纺丝技术

为探究玉米秸秆的应用，采用无氧蒸煮法将玉米秸秆茎皮粉末制成玉米秸秆浆粕，再以N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)为溶剂溶解玉米秸秆浆粕制成纺丝液，最后将纺丝液纺制成玉米秸秆Lyocell纤维。采用流变仪对纺丝液进行了测试，试验表明：纺丝液为假塑性非牛顿流体。采用强伸度仪、X射线衍射仪、扫描电镜等表征了玉米秸秆Lyocell纤维的力学性能、结构和表观形态，并将其与传统的木浆Lyocell纤维进行比较，结果显示：玉米秸秆Lyocell纤维的拉伸强度达到行业标准，断裂伸长率低于行业标准；玉米秸秆Lyocell纤维的结晶度要比木浆Lyocell纤维的低5.4%；玉米秸秆Lyocell纤维表面光滑，无沟槽等缺陷，其外观与木浆Lyocell纤维的基本一样。     

Lyocell纤维产业化技术开发

基于溶剂法制备Lyocell纤维的资源和环保优势,在研究纤维素浆粕质量指标、预处理、溶解工艺和装备、纺丝溶液特性、纺丝工艺和设备、溶剂回收等技术的基础上,建立了纤维素活化、薄膜蒸发溶解、纺丝干喷湿纺、溶剂回收等关键技术为核心的Lyocell纤维生产技术体系,实现了万吨级Lyocell纤维连续、稳定的生产。     

Comparison of the structures and properties of Lyocell fibers from high hemicellulose pulp and high α‐cellulose pulp

Lyocell fibers were produced from a cheap pulp with a high hemicellulose content and from a conventional pulp with a high α‐cellulose content. The mechanical properties, supermolecular structure, fibrillation resistance, and dyeing properties as well as the fibril aggregation size of the high hemicellulose Lyocell fiber and high α‐cellulose Lyocell fiber were compared. The results showed that the high hemicellulose spinning solution could be processed at a higher concentration, which improved the mechanical properties and the efficiency of the fiber process. Compared with the high α‐cellulose Lyocell fiber, the high hemicellulose Lyocell fiber had better fibrillation resistance and dyeing properties. Therefore, it is feasible that this cheap pulp with a high hemicellulose content can be used as a raw material for producing Lyocell fibers. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2008     

PBO原纤化的研究

对聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维的原纤化过程进行了研究,对制备的PBO浆粕性能进行了表征。结果表明:PBO纤维的原纤化过程经过初步处理、皮层脱落、纤维分丝3个阶段,经PFI磨打浆40 000 r后,所得浆粕产生了较好的原纤化,其原纤结晶度由60.67%下降为43.62%,直径达到纳米级,比表面积从5.18 m~2/g增大到16.2 m~2/g,保水值从13.5%提高到217.3%。     

Lyocell纤维的超细化技术探索

首先测试分析了山东英利产Lyocell纤维(英赛尔)的结晶度和取向度,证明其具有原纤化所需的内部结构;然后基于原纤化产生的理论条件、方法,力求在外力均匀作用的环境中,使Lyocell纤维及其制品更快、更均匀地产生超细化,分裂出超细纤维且对纤维制品的负面影响最小,最终得到超细化的具体技术方案。结果表明:Lyocell纤维在2.5 mol/L的NaOH溶液中膨润10 min后,经低能槽式超声设备处理30 min或者经高能探头式超声设备处理10 min后,均可有效地超细化,分裂成超细纤维,且超声波处理时间越长,纤维超细化程度越高。低能槽式超声设备方便用于Lyocell纤维织物的超细化处理。     

棉浆和木浆掺混纺醋酸纤维素纤维结构与性能的分析

对棉浆和木浆三种掺混纺比例(棉浆与木浆的掺混纺比例为0∶100,50∶50,100∶0)的醋酸纤维素纤维的结构与性能进行了测试分析。采用光学显微镜观察、纤维图形分析软件计算、X射线衍射和强伸性能测试,对比分析了三种掺混纺比例纤维的截面形态、结晶度、取向度、断裂伸长率、断裂强度以及初始模量,为棉浆与木浆掺混纺醋酸纤维素纤维的广泛应用提供了理论依据。实验结果表明:三种掺混纺比例纤维的截面形态指标无显著差异,内部晶体基本结构相同,随着棉浆与木浆掺混纺比例的增加,结晶度、取向度以及强伸性能呈现出略微增大的趋势。     

玉米芯纤维的结构性能

玉米芯纤维是以从玉米芯中提炼天然有机物时分离出的纤维素残渣作为原材料,以莱赛尔纤维的纺丝技术小试制造出的一种新型纤维素纤维。对这种新纤维的内部结构和性能进行测试分析,发现其强度高于Lenzing公司的黏胶纤维,略低于国产和进口的莱赛尔纤维,有很好的发展应用前景。小试生产的玉米芯纤维的结晶度高于Lenzing公司的黏胶纤维和3家不同企业生产的莱赛尔纤维,取向度也很高,导致其断裂伸长率和标准回潮率低于上述对比纤维;初始模量高于对比纤维,说明进一步试制需要适当降低牵伸倍数,调整工艺,适当提高纤维的柔韧性。