高半纤维素浆粕纺制Lyocell纤维及其结构与性能

摘要

纤维素来源于树木、棉花、麻类和其它植物。自从1938年AnselmePayen在世界上成功地将木材制成纤维素后，使木材成为继棉花之后又一种可以用作人造纤维的原料，大大拓宽了人类衣着的原料来源。由纤维素制造粘胶纤维已在二十世纪初期形成了工业化生产。但由于其生产过程中释放出大量恶臭的硫化氢、二硫化碳等有害气体和工业废水，污染了环境，并对人体健康造成危害，致使国内外一些粘胶纤维的生产厂家近年不得不减少产量，甚至停产或转产。为了解决这一环境污染的难题，各国都在研究新的环保型的纤维素纤维生产工艺。为了开发新的纤维素直接溶解工艺，许多研究者致力于这方面的研究并取得了显著进展。其中最具有代表性的是1969年至1976年AKZO在美国EnkaOembtarg的ENKA研究所所从事的NMMO(N-甲基吗啉-N一氧化物)新溶剂纤维素纤维纺丝工艺的基础研究。 把纤维素直接溶解在有机溶剂NMMO中，然后进行纺丝即可制备Lyocell纤维。Lyocell纤维是一种新型的对环境友好的再生纤维素纤维。尽管Lyocell纤维具有天然纤维的特性(吸湿性、穿着舒适性、有柔和的光泽、易染色和生物降解等)，且强度和干湿模量较高。但是由于前期投入的经费太大，溶剂的价格高，设备资金投入太大等原因造成成本增加，自1993年Lyocell纤维工业化以来，Lyocell纤维工业的发展不快。为了解决这一问题，我们从降低原料成本入手，采用高半纤维素含量的浆粕作为原料进行Lyocell纤维纺丝，这种浆粕由于α-纤维素含量低，不能用于纺制粘胶纤维，但其成本只有高α-纤维素浆粕的1/2。在研究中，首先，我们探讨了高半纤维素含量的浆粕在NMMO·H<,2>O溶剂中的溶解性及纺丝液的流变行为，然后研究其可纺性和纤维的得率。研究表明，采用浓度为87﹪的NMMO溶剂在一定温度范围内可以很好的溶解高半纤维素浆粕。流变测试表明：对于相同浓度的两种不同浆粕的纺丝液，高半纤维素浆粕的纺丝液粘度要比高α-纤维素浆粕纺丝液粘度低。这是因为高半纤维素含量的浆粕，其半纤维素分子量低，起了相当于增塑剂作用，使整体粘度降低。粘度低有利于采用高浓度纺丝液进行纺丝，可以加大生产效率。研究还发现，采用这种高半纤维素含量的浆粕纺丝制备的Lyocell纤维的得率仍然可达97．1﹪。 本文在合适的溶解工艺、不同的纺丝工艺参数(纺丝速度和纺丝液浓度)下制备了高半纤维素Lyocell纤维和高α-纤维素Lyocell纤维。对纺制的高半纤维素Lyocell纤维和高α-纤维素Lyocell纤维的结晶、取向、力学性能、原纤化和染色性等进行了研究。研究表明：这种用高半纤维素浆粕纺制的Lyocell纤维与高α-纤维素Lyocell纤维相比，它的模量、取向度、抗原纤化能力和染色性等都好于后者。

目录

文摘

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第一章文献综述

1.1 Lyocell纤维的发展历史

1.2 Lyocell纤维的结构及其性能

1.2.1 Lyocell纤维的技术经济特征

1.3 Lyocell纤维的发展现状

1.4高半纤维素浆粕—Lyocell纤维的低成本浆粕原料

参考文献

第二章高半纤维素浆粕NMMO/H2O溶液的流变性质和纤维素得率

2.1前言

2.2实验

2.2.1实验原料

2.2.2实验设备

2.2.3实验内容

2.3结果与讨论

2.3.1高半纤维素浆粕的溶解性

2.3.2高半纤维素浆液的流变性能

2.3.3高半纤维素浆粕在NMMO法溶解工艺中的得率

2.4结论

参考文献

第三章高半纤维素Lyocell纤维的结构和力学性能研究

3.1前言

3.2实验

3.2.1实验原料

3.2.2实验仪器

3.2.3实验内容

3.3结果与讨论

3.3.1高半纤维素Lyocell纤维的分子结构

3.3.2高半纤维素Lyocell纤维的形态结构

3.3.3高半纤维素Lyocell纤维的聚集态结构

3.3.4纺丝速度对纤维机械性能影响

3.3.5纺丝液浓度对纤维机械性能影响

3.3.6两种不同浆粕纺制的Lyocell纤维的机械性能比较

3.4结论

参考文献

第四章高半纤维素Lyocell纤维的原纤化性能

4.1前言

4.2实验

4.2.1实验原料

4.2.2实验仪器

4.2.3实验内容

4.3结果与讨论

4.3.1震荡时间对原纤化的影响

4.3.2两种不同Lyocell纤维的原纤化比较

4.3.3两种不同Lyocell纤维的湿摩擦值比较

4.3.4原纤聚集束尺寸与原纤化的关系

4.4结论

参考文献

第五章高半纤维素Lyocell纤维的染色性能

5.1前言

5.2实验

5.2.1实验原料

5.2.2实验设备

5.2.3.实验内容

5.3实验结果与讨论

5.4结论

参考文献

第六章 总 结

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致 谢