[Amim]Cl為溶劑的纖維素濃溶液及其再生纖維的性能研究.pdf

1、離子液體作為近年來(lái)興起的一類極其應(yīng)用前景的綠色溶劑，為纖維素溶劑體系開(kāi)辟了一個(gè)新領(lǐng)域。本論文以氯代1-烯丙基-3-甲基咪唑([Amim]CD離子液體為溶劑，制備了纖維素濃溶液，研究了其流變行為，并運(yùn)用干噴濕紡技術(shù)制備了再生纖維素纖維。
　　 本文研究中，首先合成了[Amim]Cl離子液體，并通過(guò)紅外光譜(FTIR)、元素分析(EA)、核磁共振(NMR)和質(zhì)譜分析對(duì)離子液體的組成與結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和表征。其次，通過(guò)偏光顯微鏡下的觀察，

2、研究了纖維素在[Amim]Cl中的溶解過(guò)程。
　　 以[Amim]Cl為溶劑，采用密煉機(jī)進(jìn)行纖維素的動(dòng)態(tài)溶解，根據(jù)溶解過(guò)程中體系扭矩隨時(shí)間變化的關(guān)系確立了纖維素在[Amim]Cl中的完全溶解時(shí)間。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)分析了溶解溫度、纖維素含量和螺桿轉(zhuǎn)速三因素對(duì)纖維素完全溶解時(shí)間的影響。根據(jù)粘度法測(cè)定了再生纖維素的聚合度(DP)，隨著攪拌時(shí)間的增長(zhǎng)、溶解溫度的提高以及螺桿轉(zhuǎn)速的提高，再生纖維素的聚合度降低。運(yùn)用雙螺桿擠出機(jī)成功制備了纖維素

3、/[Amim]Cl濃溶液。
　　 纖維素/[Amim]Cl濃溶液流變行為的研究表明該濃溶液屬于切力變稀的非牛頓流體，且Cox-Merz規(guī)則對(duì)該濃溶液是適用的。通過(guò)Cross粘度模型詳細(xì)分析了溫度和濃度對(duì)溶液穩(wěn)態(tài)流變行為的影響，溶液零切粘度與濃度成指數(shù)關(guān)系，指數(shù)隨著溫度的增加而增大，粘流活化能隨著溶液濃度的提高而下降。非牛頓指數(shù)隨著溶液濃度的提高和溫度的降低而減小。運(yùn)用約變法歸納了纖維素/[Amim]Cl濃溶液的主曲線，并與聚丙烯

4、熔體的流變行為進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明，適合紡絲的濃溶液濃度應(yīng)不超過(guò)20 wt％。
　　 通過(guò)干濕法紡絲制得了再生纖維素纖維，隨著纖維素/[Amim]Cl濃溶液中纖維素濃度的提高，纖維的力學(xué)性能有所提高。通過(guò)FESEM、XRD、TG對(duì)纖維的表面和截面形態(tài)結(jié)構(gòu)、結(jié)晶結(jié)構(gòu)和耐熱性進(jìn)行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：制得的纖維表面較光滑、截面較密實(shí)，只有輕微孔洞出現(xiàn)；纖維素在溶解、紡絲成形中，纖維素的晶胞結(jié)構(gòu)由纖維素Ⅰ轉(zhuǎn)變?yōu)槔w維素Ⅱ；再生纖維素纖維的熱