论文部分内容阅读
随着社会和经济的发展,作为不可再生的石油资源将要面临着枯竭。研究和开发以天然高分子为原料的材料已成为高分子科学研究的一个热点。纤维素作为一种具有可再生性、生物相容性以及可生物降解性的资源,被广泛地应用于造纸、纺织等行业。纤维素氨基甲酸酯(CC)是纤维素与尿素酯化反应生成的产物,是一种新型绿色纤维素衍生物,可用于制备再生纤维素纤维和膜材料,其研究在纤维素开发与利用方面越来越受到人们的重视。 本论文首先利用碱(NaOH)对纤维素进行活化,破坏纤维素的超分子结构,降低其聚合度,增加其反应能力;然后,以超临界二氧化碳流体为介质,在共溶剂(乙醇)的作用下,使尿素插嵌进入纤维素内部并与其酯化反应生成CC。该研究为天然纤维素的合理应用及环境友好型纤维的制备提供实验依据,具有较高的理论意义。 论文主要探讨了纤维素碱化工艺对纤维素的结构与性能的影响,酯化反应温度、压力、时间、不同原料以及碱处理对CC产物的结构与性能的影响,并讨论了NaOH浓度、含氮量及碱处理对CC溶解性能的影响,以及研究了CC再生纤维素薄膜的制备及其结构与机械性能。利用傅立叶红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TG)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、偏光显微镜、旋转流变仪对制备的产物进行结构与性能的表征。结果表明,碱处理会使纤维素聚合度有所降低,结晶形态从纤维素I型变为纤维素Ⅱ型,纤维表面变得粗糙,甚至局部出现破裂。CC产物的红外谱图在1710cm-1左右处出现了CC的特征吸收峰,结晶度随着含氮量的升高而降低,从C-Ⅰ型结晶向C-Ⅱ型转变,纤维表面出现了破裂的沟壑,热分解温度随着含氮量的增加而降低。此外,碱处理利于CC的酯化与溶解,NaOH浓度为9%时最适合CC溶解,CC产物的含氮量越高越有利于溶解,且形成的溶液较稳定。充分溶解的CC溶液呈现典型的假塑型非牛顿流体,无明显剪切屈服应力,具有较好的可纺性。另外CC再生膜结晶结构彻底转变为C-Ⅱ型,并且具有很好的机械性能。