桑枝Lyocell纤维溶解浆制备及其性能研究

为探索可再生桑枝资源制备Lyocell级溶解浆的可行性,本研究以桑枝为原料,采用预水解硫酸盐法蒸煮、漂白和酸处理工艺制备了桑枝Lyocell纤维溶解浆。考察了预水解硫酸盐蒸煮、三段漂白(二氧化氯-冷碱抽提-二氧化氯)及酸处理等工艺对溶解浆关键技术指标(α-纤维素含量、聚合度、白度、灰分及金属离子含量)的影响;研究了不同漂白工艺对浆料聚合度和白度的影响;并对溶解浆吸收溶剂速率、纺丝原液流变性能进行分析。结果表明,所得溶解浆的α-纤维素含量92.8%,白度85%,聚合度655,灰分0.09%,铁离子含量4 mg/kg,铜离子含量3 mg/kg,达到Lyocell纤维纺丝用标准。在质量分数50%的NMMO溶液中,90℃抽真空0.05 MPa条件下,制得溶解浆具有良好的溶解性,35 min左右完全溶解。

超高分子量聚乙烯多孔材料的成型与应用

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)多孔材料凭借其优异的化学稳定性、较高的比表面积等特性,广泛应用在环境、能源、医疗领域。文章介绍了三种不同形态的UHMWPE多孔材料,同时介绍了多孔材料几个关键指标的表征手段。详细阐述了不同类型UHMWPE多孔材料的常用成型方法(拉伸法、热致相分离法、致孔剂成型法、粉末烧结法、发泡法)以及目前国内外的研究成果,在此基础上分析了各种成型方法的优势和不足,并提出了UHMWPE多孔材料未来的研究方向。

聚乙交酯的合成

利用搅拌反应釜合成了聚乙交酯(PGA);应用红外光谱、核磁共振等对聚合物的结构进行了表征; 研究了PGA聚合过程中特性粘数、单体转化率、聚合物的热稳定性等的变化。结果表明:聚合物转化率和聚合物特性粘数的变化趋势相同,反应开始阶段变化较慢,随后加快,最后趋于平缓。聚合时间为105 min时, 聚合物的特性粘数达到最大为1．0 dL／g,单体的转化率为99．0％,随着特性粘数的增加,聚合物的热稳定性提高;PGA的流变性能受相对分子质量影响显著,没有反应完全的试样仍具有聚合活性。

医用生物降解材料——聚乙交酯的研究

通过乙交酯的开环聚合合成了聚乙交酯(PGA),然后经熔融纺丝,得到聚乙交酯纤维。研究了聚乙交酯的热性能、流变性能以及聚乙交酯纤维的生物降解性能,经实验证明:PGA流体属于典型的非牛顿型假塑性流体,可纺性较好;制得的纤维强度可满足医用缝合线要求;具有较好的可降解性。

医用生物材料——聚乙丙交酯PGLA(90/10)的研究

利用搅拌反应釜合成了乙交酯和L-丙交酯的共聚物PGLA(90/10),并用自制的纺丝机对聚合物进行纺丝,得到PGLA(90/10)纤维。研究了聚合过程中特性黏度、单体转化率等的变化规律,应用IR、1H-NMR、DSC、TG、毛细管流变仪等对聚合物的结构、热性能、流变性能进行了表征。

医用生物材料——聚乙丙交酯PGLA(90/10)聚合过程的研究

通过连续聚合的方法,合成了乙交酯和L-丙交酯的共聚物PGLA(90/10),研究了停留时间对聚合物特性粘数和单体转化率的影响;应用IR、1H-NMR、DSC、TG、毛细管流变仪等,对聚合物的结构、热性能、流变性能等进行了表征。

聚乙交酯及聚乙丙交酯的流变性能研究

采用毛细管流变仪研究了聚乙交酯(PGA)和聚乙丙交酯(PGLA)的流变性能,分析了剪切速率、温度对聚合物流体流动曲线、非牛顿指数、流动活化能等的影响。结果表明:PGA和PGLA都属于非牛顿型假塑性流体,随着温度的提高,PGA和PGLA的表观粘度降低,非牛顿指数逐渐增大。PGA和PGLA的流动活化能均随着剪切速率的增加呈下降趋势,PGLA流体对剪切速率更敏感,而PGA流体对温度更敏感。

新溶剂法纤维素纤维开发概况与展望

从长远发展角度,新溶剂法纤维素纤维将从根本上解决粮棉争地问题,成为未来纤维材料的大宗品种。在已开发的新溶剂法技术中,Lyocell纤维近年将在国内外形成年产30万t左右的生产规模,并在未来专用浆粕和溶剂量产后迎来高速发展期。碱/尿素水溶液溶剂体系需着重解决凝固过程中氢键制约大分子拉伸取向问题;纤维素氨基甲酸酯/NaOH水溶液体系需通过工艺完善,使纤维性能和技术经济指标达到粘胶纤维的水平;离子液体溶剂体系可先开发功能性纤维;磷酸溶剂体系需重点解决降解控制和溶剂回收问题,以实现低成本和环保生产。

壳聚糖在1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体中的溶解与再生

研究了不同黏均分子量的壳聚糖在1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([EMIM]Ac)中的溶解性能,采用热台偏光显微镜表征了壳聚糖在80℃下的溶解过程,并利用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、热重-差热分析(TG-DTA)和广角X-射线衍射(WAXD)研究了再生壳聚糖的结构与性能。结果表明:[EMIM]Ac是壳聚糖的良溶剂,溶解过程中未发生衍生化反应;其对壳聚糖的溶解能力随温度升高而增大,随壳聚糖分子量增大而减小;低分子量壳聚糖100℃时溶解浓度可达到15.33%;水、甲醇再生的壳聚糖热稳定性比溶解前好,乙醇再生的壳聚糖热稳定性比溶解前差;再生壳聚糖结晶结构由α型转变为β型。

纤维素浆粕在NMMO/H_2O中的溶胀行为研究

通过纤维素浆粕在溶胀过程中厚度的变化以及溶胀前后结晶程度的变化,研究了纤维素浆粕在NMMO/H2O中的溶胀行为。详细研究了溶胀工艺条件NMMO/H2O溶液的浓度的增加、溶胀温度及时间对纤维素浆粕厚度的影响,结果表明随着NMMO浓度的增加、溶胀温度的升高,纤维素浆粕厚度变化明显,溶胀效果较好。用X-射线衍射法分析了纤维素浆粕溶胀前后的衍射峰的变化,发现NMMO/H2O能进入纤维素的结晶区,改变纤维素的结晶程度,且NMMO/H2O溶液浓度越大、温度越高,纤维素的结晶度变化越明显。

超吸水成纤共聚共混物的研究

合成丙烯酸 /丙烯酰胺 /聚乙烯醇超吸水成纤共聚共混物 ,分析丙烯酰胺和丙烯酸及其钠盐的配比以及聚乙烯醇含量对其吸水和吸盐水性能的影响 。

低聚马来酸-柠檬酸交联处理对Lyocell纤维抗原纤化性能的影响

采用低聚马来酸(PMA)和柠檬酸(CA)作为混合交联剂处理Lyocell纤维,以克服其易于原纤化的缺点,使其具备较强的抗原纤化性能。系统研究了PMA-CA的交联条件对Lyocell纤维抗原纤化性能及力学性能的影响规律,得到了PMA-CA与Lyocell纤维交联后处理的最佳实验条件;改性后的Lyocell纤维抗原纤化性能提高16.8倍,断裂强度只下降10.3%。红外光谱表明Lyocell纤维与PMA-CA发生了酯化反应,形成了网状交联结构,从而使Lyocell纤维的抗原纤化能力明显提高。

纤维素在NMMO水溶液中的溶胀行为研究

通过离心分离法表征纤维素在N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中的溶胀行为,研究了NMMO浓度、温度对纤维素浆粕溶胀的影响;用显微镜追踪拍摄纤维素的溶胀过程,测定纤维的溶胀率,验证了离心分离法的可行性。结果表明:随着NMMO浓度、溶胀温度的升高,纤维素溶胀率增大,溶胀效果变好;纤维素在NMMO水溶液中的最佳溶胀条件为NMMO质量分数78%、温度75℃,溶胀时间40 min。

纤维素在N-甲基吗啉-N-氧化物/水溶液中的溶胀与溶解性能

研究了纤维素在N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)/水体系中的溶胀、溶解过程对纤维素溶液性能的影响,为纤维素在NMMO/水体系中纺丝成形提供理论依据。利用X-射线衍射(XRD)探索了纤维素溶胀后的结晶结构变化,利用旋转流变仪探讨了纤维素浓度、聚合度等对纤维素溶液流变性能的影响。结果表明:经溶胀后的纤维素,非晶区被部分破坏,使其结晶度下降,从而更易被均匀、快速地溶解;纤维素的聚合度越大,含量越高,其大分子链的解缠及伸展越困难,分子间作用越大,纤维素溶液的流动性越差,越不利于纤维素的纺丝成形。

纤维素在咪唑基离子液体中的降解行为

为了解纤维素在咪唑类离子液体中的降解行为,用正交试验法分析了温度、转速、时间对纤维素降解程度的影响,比较了纤维素在4种离子液体中的降解行为,得到了纤维素在1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([EMIM]Ac)中的最佳溶解条件:温度80℃,时间1 h,转速230 r/min。结果表明:温度对纤维素降解程度影响最大,其次为时间和转速;相同条件下,纤维素在[EMIM]Ac中的降解最轻,在1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([AMIM]Cl)中降解最严重;没食子酸丙酯可显著缓解纤维素在离子液体中的降解程度;[EMIM]Ac、1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐([BMIM]Ac)遇没食子酸丙酯显紫红色,并在纤维素溶解后颜色消失。

1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐溶剂小间隙干湿纺纤维素纤维的结构与性能

通过1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([EMIM]Ac)溶剂小间隙下的干湿法纺丝,制备了不同间隙和牵伸速率条件下的纤维素纤维;采用密度梯度法、压汞法、广角X射线衍射(WAXD)、双折射、纤度强伸联用仪和湿摩擦等方法,对纤维素纤维的结构与力学性能进行表征。结果表明:采用密度法测量的纤维素纤维的密度和结晶度准确性高,采用WAXD法测量的结晶度适用于相对比较;所得纤维结构致密;在小间隙纺丝条件下,增加间隙有利于原液细流内应力的松弛,适当提高牵伸速率,有利于纤维结晶度、取向度的提高,所得纤维的物理机械性能较好。

流变法研究铜对Lyocell纤维纺丝原液热稳定性的影响

在N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)溶解纤维素制得Lyocell纤维的过程中,在纺丝液中添加金属铜粉,采用流变仪快速测定低剪切速率下纺丝原液的流变性,研究了纺丝原液热稳定性的问题。结果表明:随着温度的升高,纤维素降解加快;加入铜粉使得纤维素降解加剧;采用流变仪,可快速、简便、有效地测得纺丝原液的热稳定性。

溶喷法制备纤维素非织造布

将纤维素浆粕溶解于N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)中,并采用溶喷法,制备了一种全新的溶喷纤维素非织造布。考察了制备工艺对非织造布物理性能的影响,认为制备过程中模头温度和热风风速和温度是影响纤维直径和非织造布拉伸性能的主要因素。对产品的微观形貌、表观密度和拉伸性能等进行了测试。结果表明,非织造布的纤维网络结构完整,缺陷较少;非织造布的纤维直径3~20μm,表观密度122~180 g/cm3,弹性模量1.25~9.15 MPa,物理性能较好。

壳聚糖在1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐溶液中的流变行为

离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([EMIM]Ac)对壳聚糖具有良好的溶解能力。利用新一代旋转流变仪哈克MARS-Ⅲ考察了壳聚糖-[EMIM]Ac溶液的稳态流变和动态流变性能。稳态流变结果表明:当低黏均分子量壳聚糖离子液体溶液的质量分数在3%以下时,溶液呈牛顿性流体特征,高于此质量分数时溶液呈假塑性流体特征;壳聚糖离子液体溶液的黏度、结构黏度指数随着温度升高而降低;在同一质量分数下,溶液黏度随壳聚糖黏均分子量的增大而增加,溶液的恒剪切活化能黏流活化能随着剪切速率的增大而降低。动态流变结果表明:溶液的储能模量和损耗模量随着温度的升高而下降,储能模量与损耗模量存在一个交叉点,该交叉点随着温度升高向高频区移动。

超吸水纤维聚合工艺和聚合原液可纺性研究

通过溶液聚合方法合成了丙烯酸/丙烯酸盐/P_2的成纤共混共聚物;详细探讨了聚合条件对丙烯酸共聚物吸水性能的影响,得到了最佳聚合工艺;并初步对其共混共聚物原液可纺性进行了研究。