无机盐在纤维素/NMMO溶液体系中的作用规律研究

摘要

N-甲基氧化吗啉-N-氧化物(NMMO)是一种优良的纤维素溶剂。与传统黏胶法相比，通过NMMO工艺制备的再生纤维材料具有结晶度高、取向度高、抗张强度以及模量大等优点。在生产过程中一般采用10％以上高聚合度的纤维素，但是当纤维素浓度或聚合度过高时，NMMO对纤维素的溶解需要更高的温度以及更长的时间，溶液的黏度会很大，不利于后续的纺丝或涂膜加工。在纤维素/NMMO/H2O体系中加入无机盐，会显著影响纤维素分子本身、纤维素分子链间的作用力以及纤维素分子链与NMMO分子的作用力，进而影响到体系的黏度，对于纺丝或涂膜的成品质量有较大的影响。
　　本课题以NMMO为溶剂，以阔叶木浆粕为原料，通过稳态流变实验研究了不同无机盐离子对NMMO溶液体系黏度的影响，通过动态流变实验比较了不同离子对体系中纤维素相对分子量及其分布的影响，用铜乙二胺法测定再生纤维素的聚合度，比较不同离子对再生纤维束聚合度的影响，此外，本课题还研究了不同离子对再生纤维素膜力学性能的影响。
　　研究结果表明:同价位的离子在摩尔浓度一定时，随着离子半径的增大，体系的表观黏度ηa、非牛顿指数n、临界剪切速率rcr逐渐减小，黏度系数K、零切黏度η0、结构黏度指数Δη逐渐增大，储能模量G'和损耗模量G

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 纤维素简介

1．1．1 纤维素的结构

1．1．2 纤维素的性质

1．2 纤维素溶剂

1．2．1 传统纤维素溶剂

1．2．2 新型纤维素溶剂

1．3 NMMO溶解纤维素工艺

1．3．1 NMMO简介

1．3．2 NMMO工艺发展状况

1．3．3 NMMO制备纤维素膜的应用

1．4 NMMO溶解纤维素的影响因素

1．4．1 纤维素原料和浓度的影响

1．4．2 工艺条件的影响

1．4．3 无机盐的影响

1．5 研究意义及内容

2 材料与方法

2．1 实验原料与试剂

2．2 实验仪器

2．3 实验方法

2．3．1 选择实验条件

2．3．2 NMMO体系溶解纤维素的工艺流程

2．4 检测方法

2．4．1 纤维素溶液流变性能的测定

2．4．2 纤维素膜聚合度的测定

2．4．3 纤维素膜力学性能的测定

3 结果与讨论

3．1 纤维素浓度的选择

3．2 一价金属阳离子对纤维素／NMMO／H2O体系性能的影响

3．2．1 离子用量的影响

3．2．2 离子半径对纤维素／NMMO／H2O流变性能的影响

3．2．3 离子半径对再生纤维素聚合度的影响

3．2．4 离子半径对纤维素膜力学性能的影响

3．3 二价金属阳离子对纤维素／NMMO／H2O体系性能的影响

3．3．1 离子用量的影响

3．3．2 离子半径对纤维素／NMMO／H2O流变性能的影响

3．3．3 离子半径对再生纤维素聚合度的影响

3．3．4 离子半径对纤维素膜力学性能的影响

3．4 三价金属阳离子对纤维素／NMMO／H2O体系性能的影响

3．4．1 AlCl3用量的影响

3．4．2 AlCl3对再生纤维素聚合度的影响

3．4．3 AlCl3对纤维素膜力学性能的影响

3．5 卤素阴离子对纤维素／NMMO／H2O体系性能的影响

3．5．1 离子用量的影响

3．5．2 离子半径对纤维素／NMMO／H2O流变性能的影响

3．5．3 离子半径对再生纤维素聚合度的影响

3．5．4 离子半径对纤维素膜力学性能的影响

3．5．5 同质量分数下卤素阴离子对纤维素／NMMO／H2O流变性能的影响

3．5．6 同质量分数下卤素阴离子对再生纤维素聚合度的影响

3．5．7 同质量分数下卤素阴离子对纤维素膜力学性能的影响

3．6 NO3对纤维素／NMMO／H2O体系性能的影响

3．6．1 NaNO3用量的影响

3．6．2 NaNO3对再生纤维素聚合度的影响

3．6．3 NaNO3对纤维素膜力学性能的影响

3．7 SO42-对纤维素／NMMO／H2O体系性能的影响

3．7．1 Na2SO4用量的影响

3．7．2 Na2SO4对再生纤维素聚合度的影响

3．7．3 Na2SO4对纤维素膜力学性能的影响

3．8 CO32-对纤维素／NMMO／H2O体系性能的影响

3．8．1 Na2CO3用量的影响

3．8．2 Na2CO3对再生纤维素聚合度的影响

3．8．3 Na2CO3对纤维素膜力学性能的影响

4 结论

5 展望

参考文献

7 攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢