聚丙烯腈/纤维素/离子液体共混纺丝溶液制备与纤维结构和性能的研究

摘要

离子液体是近年来逐渐兴起的一种室温下呈液态且完全由离子构成的物质，具有很多优良的性能，被称为绿色溶剂；本文采用纤维素改性聚丙烯腈纤维的吸湿性，并将离子液体应用于溶解、纺丝加工体系中，研究了聚丙烯腈/纤维素/离子液体体系的动静态流变及干湿法纺丝成型工艺，探讨采用离子液体作为溶剂制备聚丙烯腈/纤维素改性纤维的技术与工艺。
　　 通过热台偏光显微镜观察聚丙烯腈、纤维素在离子液体中的溶解现象，探讨不同离子液体对聚丙烯腈、纤维素的溶胀及溶解机理，最终确定合适的溶解聚丙烯腈/纤维素的溶剂。
　　 利用HAAKE旋转流变仪研究了分别溶于三种离子液体中得到的混合溶液的动、静态流变行为：溶液均为切力变稀流体；随聚丙烯腈/纤维素共混比的变化[BMIM]Cl、[AMIM]Cl体系溶液粘度呈现先降低后升高的趋势；并初步探讨了双组份溶液的相分离现象，[AMIM]Cl、[BMIM]Cl体系溶液在较低温度下的Cole-Cole曲线呈单一的圆弧状，随温度升高，曲线分别在70℃、90℃开始出现第二个峰，发生拖尾现象，即开始发生相分离现象。
　　 将三种溶剂体系下不同共混比的溶液制成薄膜，用扫描电子显微镜观察薄膜表面及截面相形态，观察到了随共混比改变，由于相分离现象引起的薄膜表面及截面孔尺寸大小的变化。
　　 采用干湿法纺丝工艺纺制[BMIM]Cl体系下聚丙烯腈/纤维素复合纤维。采用扫描电子显微镜观察纤维表面及截面，发现纤维截面基本呈圆形；纤维表面光滑，有沟槽和裂纹结构；改性腈纶的断裂强度高于纯组份腈纶；其吸湿性远远高于传统腈纶，并高于lyocell纤维，具有良好的吸湿性。