増韌改性玉米秸稈纖維素膜的研究.pdf

1、玉米秸稈纖維素是綠色環(huán)保型材料，自然界中含量豐富，具有很大的潛在價(jià)值，可以應(yīng)用于分離膜、食品包裝膜、建筑領(lǐng)域等，然而秸稈纖維素制備的膜韌性較差，不利于應(yīng)用，通過對玉米秸稈纖維素膜進(jìn)行改性，可以提高玉米秸稈纖維素膜的拉伸強(qiáng)度以及斷裂伸長率，使膜的韌性提高，從而滿足日常使用。本文采用氫氧化鈉(NaOH)水溶液、硝酸(HNO3)/乙酸(CH?COOH)水溶液二步法對玉米秸稈纖維素漿粕進(jìn)行提純，除去半纖維素與木質(zhì)素，然后采用10 wt%NaOH

2、/8 wt%硫脲作為溶劑體系，將提純后的纖維素漿粕溶解，以3 wt%丙酮水溶液為凝固浴，通過相轉(zhuǎn)化法制備鑄膜液中纖維素含量不同的纖維素膜。接著使用丙三醇、乙二醇為塑化劑，采用了不同的方法對纖維素膜進(jìn)行塑化。然后使用硫酸水解纖維素制備纖維素晶須，將制備的最佳晶須加入至纖維素鑄膜液中制備力學(xué)性能最佳的玉米秸稈纖維晶須/纖維素復(fù)合膜。本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　1、研究鑄膜液中纖維素含量對纖維素膜力學(xué)性能的影響。首先使用5 wt%Na

3、OH、50 wt%硝酸/0.65 wt%乙酸提純玉米秸稈纖維素漿粕，結(jié)果表明：提純后玉米秸稈纖維素漿粕中的半纖維素與木質(zhì)素已經(jīng)被除去，且提純的纖維素結(jié)構(gòu)完整。同時(shí)討論了溶劑低溫時(shí)間對纖維素溶解情況的影響，則隨著低溫處理時(shí)間(15、20、25、30min)的增加，纖維素的溶解效果越好，低溫處理25-30 min，偏光顯微鏡圖片中無未溶解的纖維素，因此最佳低溫處理時(shí)間為25-30 min。接著研究了鑄膜液中纖維素含量對膜拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率

4、、結(jié)晶度、水通量以及透光率影響。結(jié)果表明：改變鑄膜液中纖維素的含量(5.0、5.2、5.3、5.5、5.7 wt%)制備的纖維素膜，隨著纖維素含量的增加，拉伸強(qiáng)度先增加后減少，斷裂伸長率變化較小，而透光率較好，水通量變化也較小。綜合考慮溶劑最佳低溫處理時(shí)間為25-30 min，鑄膜液中纖維素的含量為5.5 wt%，所制備的膜拉伸強(qiáng)度為31 MPa，斷裂伸長率為2.1%，纖維素膜的韌性最好。
　　2、研究了乙二醇、丙三醇塑化纖維素膜

5、，對膜力學(xué)性能的影響。在纖維素鑄膜液中加入丙三醇，隨著丙三醇含量(1、2、3、4 wt%)的增加，塑化膜的拉伸強(qiáng)度與斷裂伸長率都下降，塑化膜的韌性下降，此方法塑化效果較差。接著將制備好的纖維素膜分別浸入丙三醇水溶液和乙二醇水溶液中，結(jié)果表明：對于浸入丙三醇水溶液的纖維素膜，隨著塑化時(shí)間(0、20、60、100、140、180 min)的增加,塑化膜的拉伸強(qiáng)度先減小后不變，斷裂伸長率先增加后保持不變，因此塑化時(shí)間為100 min時(shí)，膜的韌

6、性最好。接著討論了丙三醇含量對膜力學(xué)性能的影響，則隨著丙三醇含量(0、3、6、9、12、15、20 wt%)的增加，膜的拉伸強(qiáng)度減小，斷裂伸長率增加，塑化膜透光率減小、結(jié)晶度減小。綜合考慮丙三醇塑化時(shí)間為100 min，丙三醇含量為15 wt%是最佳塑化條件，塑化膜的拉伸強(qiáng)度為12 MPa、斷裂伸長率為23.4%，塑化膜的韌性增加較大。將制備好的纖維素膜浸入乙二醇水溶液中，結(jié)果表明：隨著纖維素膜在乙二醇水溶液浸泡時(shí)間(1、2、3、5、7

7、 h)的增加，膜的拉伸強(qiáng)度先減少后不變，膜的斷裂伸長率先增加后保持不變，可知乙二醇塑化時(shí)間為5 h，塑化膜的韌性最好。接著討論了乙二醇濃度對膜性能的影響，隨著乙二醇濃度(0、5、10、15、20 wt%)的增加，塑化膜的拉伸強(qiáng)度先減小后保持不變，斷裂伸長率先增加后保持不變，塑化膜的透光率變好，結(jié)晶度下降較少。綜合考慮乙二醇的濃度為15 wt%時(shí)，塑化膜的拉伸強(qiáng)度為18 MPa，斷裂伸長率為10%，韌性變好。
　　3、研究了玉米秸稈

8、纖維素晶須/纖維素復(fù)合膜力學(xué)性能的變化。首先使用硫酸水解提純后的纖維素漿粕制備晶須，分別研究了硫酸(H2SO4)濃度(61、62、63、64 wt%)和酸水解時(shí)間(40、60、80、100 min)對晶須產(chǎn)率、穩(wěn)定性以及形貌的影響。則硫酸濃度為63 wt%、酸水解時(shí)間60 min時(shí)，制備的晶須穩(wěn)定性較好，晶須長徑比最大。接著將晶須與纖維素共混制備晶須/纖維素復(fù)合膜，結(jié)果表明：隨著晶須含量(1、2、3、4、5、6、7 wt%)的增加，復(fù)合