制膜工藝對NMMO工藝?yán)w維素膜性能和結(jié)構(gòu)的影響.pdf

1、纖維素作為自然界一種最豐富的可再生有機資源展現(xiàn)了其突出的性能和廣泛的用途，但對纖維素的利用也帶來了經(jīng)濟(jì)與環(huán)境友好化學(xué)加工過程的巨大挑戰(zhàn)。近年來，N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)工藝以其簡單的物理溶解纖維素的特點有望替代目前在再生纖維素生產(chǎn)中占統(tǒng)治地位的粘膠工藝。利用該綠色工藝可以制備出性能優(yōu)越、可生物降解、微孔孔徑易于控制的纖維素膜。但目前國內(nèi)外對N-甲基氧化嗎啉纖維素膜性能及結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)及應(yīng)用研究進(jìn)行的還不是很多。 論文系統(tǒng)

2、研究了不同工藝參數(shù)對NMMO工藝?yán)w維素膜性能和結(jié)構(gòu)的影響；以及初步探討了N-甲基氧化嗎啉纖維素溶液的成膜機理。主要結(jié)論如下： 鑄膜液中纖維素濃度、溶解纖維素的溫度、凝固浴溫度、塑化劑濃度及不同添加劑等對成膜性能均有影響。隨著纖維素濃度的增大，膜的拉伸強度、斷裂伸長率和截留率都增大，但透明度、孔隙率和水通量下降；升高溶解溫度，成膜力學(xué)性能、截留率下降，透明度、孔隙率及水通量增大；在較低的凝固浴溫度下，成膜的力學(xué)性能及截留率較好，膜

3、的透明度、孔隙率、水通量較低；增大塑化劑(甘油水溶液)濃度，纖維素膜拉伸強度有所降低，但斷裂伸長率增大，膜的透明度、孔隙率、水通量及截留率有小幅增長。在N-甲基氧化嗎啉纖維素溶液中添加少量抗氧化劑沒食子酸丙酯(GPE)可減少纖維素在高溫溶解過程中的氧化降解；而少量NH4C1的添加可改善該工藝?yán)w維素膜的力學(xué)性能。 通過掃描電子顯微鏡的觀察發(fā)現(xiàn)：NMMO工藝?yán)w維素膜是由薄但非常致密的皮層以及海綿狀疏松的多孔支撐層組成的不對稱結(jié)構(gòu)。隨

4、著N-甲基氧化嗎啉纖維素溶液中纖維素濃度的增大和凝固浴溫度的降低，膜支撐層中的指狀大孔逐漸減小，形成具有小孔的致密網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 廣角X射線衍射分析表明：NMMO工藝?yán)w維素膜的結(jié)晶變體類型是纖維素Ⅱ。膜的結(jié)晶度隨N-甲基氧化嗎啉纖維素溶液濃度增加而增大。但在升高凝固浴溫度或在N-甲基氧化嗎啉纖維素溶液中添加少量NH4C1后，膜的結(jié)晶度有所下降。 確定了外力對纖維素平板膜性能有較大影響。隨著刮膜剪切力的提高，膜的力學(xué)性能增強，

5、透明度、孔隙率和水通量降低，截留率增大，耐熱性提高。 外力對該法纖維素膜的結(jié)構(gòu)也有較大影響。用原子力顯微鏡(AFM)觀察膜表面發(fā)現(xiàn)：刮膜剪切力增大，膜表面變平整、致密，平均粗糙度降低，孔徑減小。由掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)：刮膜剪切力增大，膜支撐層中指狀孔數(shù)量明顯減少，膜孔徑有減小的趨勢。廣角X射線衍射分析表明：纖維素膜的結(jié)晶度隨刮膜剪切力的增大而增大。偏光顯微鏡(安裝有貝瑞克補償器)觀察發(fā)現(xiàn)：刮膜剪切力增大，纖維素膜的取向度有所增加。