纤维素多孔材料的制备及其性能研究

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本文以木浆纤维素为原料,以氯化锌水溶液为溶剂,无水硫酸钠为成孔剂,以脱脂棉为增强纤维,利用水洗固化时溶剂和成孔剂溶出形成孔洞,经低温冷冻干燥制备纤维素多孔材料。设计正交实验考查了氯化锌水溶液中氯化锌的质量分数、溶解时间、溶解温度对溶解性能的影响,并采用甘油作为增塑剂柔化纤维素多孔材料,研究了甘油浓度、处理时间、处理温度对柔化纤维素多孔材料的断裂强度和弯折角度的影响。首先主要考察了影响氯化锌水溶液溶解性能的因素,并通过红外光谱、X-射线衍射、热重分析来表征溶解再生后纤维素的结构变化。详细研究了氯化锌水溶液溶解纤维素时的溶解条件对溶解性能的影响,并通过正交实验得出影响其溶解能力最大的因素是溶解温度,其次为溶解时间,影响最小的为氯化锌质量分数,最佳溶解工艺为溶解温度为80℃,溶解时间为60min,氯化锌质量分数为68%。通过单因素实验表明,随着氯化锌质量分数的增大,氯化锌水溶液粘度增大导致其溶解能力下降;溶解温度升高,溶解能力增大,但是温度过高纤维素会降解严重;纤维素质量分数超过7%后,氯化锌水溶液不能完全溶解纤维素。木浆纤维素溶解再生后其结晶度下降,热稳定下降,且红外光谱上没有产生新的吸收峰表明氯化锌水溶液是一种非衍生化溶剂。其次,主要研究了纤维素多孔材料的制备工艺,并对其机械性能、吸水率、保湿率、孔隙率、透气率进行了测试。结果显示,纤维素质量分数和脱脂棉用量越大断裂强度越高,反之成孔剂用量越大断裂强度越低,当纤维素质量分数为5%,成孔剂用量为1.5倍,脱脂棉用量占纤维素总量40%的纤维素多孔材料的断裂强度为1.72MPa,吸湿率和保湿率分别为780%和570%,孔隙率和透气率分别为75%和62%。最后,研究了柔化条件对柔化纤维素多孔材料性能的影响,研究表明在甘油浓度为8%,处理温度为30℃,处理时间为6h,制备的柔化纤维素多孔材料柔软性较好,弯折角度达到了220o。经过柔化处理后的纤维素多孔材料柔软性大幅上升,同时吸湿性依然优异,且具备一定的机械强力,使其有更大的应用空间,可以在室内清洁、个人卫生或替代非织造布和纱布等医用敷料用于临床伤口。
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