【摘要】：纖維素是自然界中含量最為豐富的生物質(zhì)天然高分子,纖維素材料具有來(lái)源廣泛、環(huán)境友好、可再生等諸多優(yōu)點(diǎn),可在紡織、服裝、造紙、醫(yī)藥衛(wèi)生、建材以及涂料等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。但是,由于纖維素中高密度的氫鍵作用,使其難以熔融和溶解,現(xiàn)有的纖維素溶劑主要有傳統(tǒng)溶劑如銅氨溶液、銅乙二胺溶液、NaOH/CS2 等和新型溶劑包括:LiCl/DMAc、NMMO、NaOH/H2O、NaOH/urea/H20、離子液體等。傳統(tǒng)溶劑由于其溶解穩(wěn)定性和污染問(wèn)題被逐漸淘汰,新型溶劑也存在溶解能力較低、溶劑價(jià)格高昂和回收利用技術(shù)限制等問(wèn)題。因此,開(kāi)發(fā)一種簡(jiǎn)單、快速、高效的纖維素新溶劑體系具有重要意義。本文以課題組前期的研究和所提出的基于氫鍵競(jìng)爭(zhēng)與屏蔽機(jī)制溶解纖維素的思想為指導(dǎo),開(kāi)發(fā)出一種在室溫下溶解纖維素的新型溶劑體系,可以直接高效的溶解天然纖維素獲得穩(wěn)定的纖維素溶液。主要研究?jī)?nèi)容包括:(1)通過(guò)在TBAH水溶液中引入一種共溶劑獲得新溶劑體系-TBD,實(shí)現(xiàn)了纖維素在新溶劑體系中的非衍生化溶解。在室溫下,聚合度為750的天然木漿纖維素溶解30 min即可獲得8 wt%的澄清透明溶液。升高溫度、延長(zhǎng)時(shí)間、增加TBAH含量以及降低纖維素聚合度均可以提高纖維素溶液的濃度,最高可以得到12 wt%的纖維素溶液。對(duì)溶劑組分之間以及溶劑組分與纖維素之間的相互作用的分析得出,TBAH水溶液中的OH-與纖維素羥基競(jìng)爭(zhēng)破壞纖維素自身氫鍵體系,共溶劑作為氫鍵屏蔽劑穩(wěn)定被破壞的氫鍵,TBAH和共溶劑的共同作用使得纖維素快速有效的溶解在TBD溶劑體系中。(2)研究纖維素溶液的可控再生證實(shí),在水和酸中再生時(shí),纖維素溶液直接再生得到纖維素Ⅱ晶型,再生劑的極性對(duì)再生纖維素的結(jié)晶性有顯著影響。在水中再生時(shí),結(jié)晶度可達(dá)57%,在乙醇中直接再生得到非晶纖維素。纖維素溶液經(jīng)凝膠化后再生可以獲得纖維素Ⅲ晶型,在水蒸氣、空氣、二氧化碳和氯化氫氣氛條件下均可以凝膠,在空氣和二氧化碳中凝膠后用水再生時(shí),在TBA+的雜化作用下得到纖維素Ⅲ晶型。(3)研究開(kāi)發(fā)出一種新型的纖維素溶劑,可以在室溫下快速高效的溶解纖維素獲得均質(zhì)穩(wěn)定的纖維素溶液,通過(guò)對(duì)纖維素溶液再生的調(diào)控,可以得到不同結(jié)晶結(jié)構(gòu)的再生纖維素包括:纖維素Ⅱ、纖維素Ⅲ和非晶纖維素。優(yōu)良的溶解能力和簡(jiǎn)便的溶解工藝使得TBD溶劑體系在濕法紡絲、溶液制膜領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。不同結(jié)晶結(jié)構(gòu)的再生纖維素,具有不同的熱性能和力學(xué)性能,具有豐富再生纖維素材料應(yīng)用的潛力。
[Abstract]:A new solvent system for dissolving cellulose at room temperature has been developed . ( 2 ) To study the controllable regeneration of cellulose solution , cellulose II crystal form can be obtained directly from cellulose solution when regenerated in water and acid . The crystallinity of regenerated cellulose can reach 57 % when regenerated in water . The regenerated cellulose with different crystal structure can be obtained by the hybrid of water vapor , air , carbon dioxide and hydrogen chloride .
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O636.11

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2119900