离子液体中再生纤维素膜的制备及性能研究

摘要

纤维素是自然界中资源丰富的可再生的有机物,价格低廉,绿色环保,以纤维素为原料制备的纤维素膜用途广泛。
　　本文采用酸碱法提取稻草、蔗渣、木浆粕里的纤维素,采用参考文献的制备方法合成1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([Amim]Cl)离子液体。首先以离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([Amim]Cl)为溶剂微晶纤维素为原料,采用流涎法制备出再生微晶纤维素膜,并对制备工艺进行优化实验。通过单因素实验分析和正交实验设计确定制备工艺的优化条件为:纤维素/[Amim]Cl溶液纤维素质量分数为4.0％,溶解温度为75℃,溶解时间3h,木质素含量0.1%,聚合度为168,成膜温度25℃。然后分别以蔗渣纤维素、稻草纤维素、木浆粕纤维素为原料在优化条件下制备出相应的再生纤维素膜。对再生微晶纤维素膜的物化性能进行研究,并与蔗渣纤维素膜、稻草纤维素膜、木浆粕纤维素膜的物化性能进行对比研究。通过SEM考察纤维素膜表面结构,采用红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)、耐酸碱性能等分析测试手段,对再生纤维素膜进行表征。结果表明,四种纤维素膜的结构致密;蔗渣纤维素膜的表面最光滑,稻草纤维素膜的表面光滑度最差;蔗渣纤维膜力学性能的最好,平均拉伸强度为139MPa,稻草纤维素膜力学性能的最差,平均拉伸强度为128MPa;四种纤维素膜的分解温度都在250℃以上,但蔗渣纤维素膜的分解温度稍高于其他膜;四种纤维素膜经酸碱处理后,平均拉伸强度都在120MPa以上,说明其皆具有良好的耐酸碱性;四种纤维素溶解再生前后晶型皆由Ⅰ转变为纤维素Ⅱ,结晶度降低。综上所述,本文制备出了力学性能较好且具有优良耐酸碱性的再生纤维素膜,其中蔗渣纤维素膜的综合性能最好,而且蔗渣纤维素来源丰富,价格比其他纤维素原料便宜,这对用蔗渣纤维素取代其他纤维素原料制备纤维素再生膜有重要的指导意义。
　　最后,回收离子液体。为了节能降耗,降低环境污染,采用直接旋转减压蒸馏法回收并循环利用离子液体,对回收的离子液体进行1HNMR和FTIR分析表征,结果表明回收的离子液体性能良好,纯度较高,并用回收的离子液体制备微晶纤维素再生膜,所得纤维素膜和新合成的离子液体所得纤维素膜性质一致。

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第一章 绪论

1.1纤维素综述

1.2纤维素溶剂

1.3再生纤维素膜

1.4研究课题简介

第二章 纤维素的提取和离子液体的制备

2.1 试验试剂和仪器设备

2.2实验方法

2.3结果讨论

2.4本章小结

第三章 再生微晶纤维素膜的制备及性能研究

3.1实验原料和仪器

3.2实验方法

3.3结构和讨论

3.4微晶纤维素膜的性能研究

3.5结果和讨论

3.6本章小结

第四章 不同种类纤维素膜的性能研究

4.1实验药品和仪器

4.2不同纤维素再生膜的制备

4.3不同纤维素再生膜的对比研究

4.4本章小结

第五章 离子液体的回收及利用

5.1实验药品与仪器

5.2实验方法

5.3产品的表征及分析

5.4本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

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