離子液體-共溶劑增塑法纖維素抗菌纖維的制備及性能研究.pdf

1、纖維素的年產(chǎn)量超過2000億噸，是自然界儲(chǔ)量最大的天然高分子，一般通過溶劑溶解-再生的方法加以利用。離子液體具有溶解纖維素能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可被用作再生纖維素纖維溶劑。但是離子液體粘度高，造成高濃度纖維素溶液粘度過高，引起溶液制備、輸送與擠出的困難。本研究選取二甲基亞砜(DMSO)作為離子液體1-乙基-3-甲基咪唑氯鹽([EMIM]Cl)的共溶劑，制備了纖維素/[EMIM]Cl/DMSO溶液。通過流變儀研究了溶液的流變性能，探討了纖維素在E

2、MIMCl/DMSO溶液中的運(yùn)動(dòng)模式及共溶劑DMSO對(duì)纖維素溶液體系的影響，確定合適的DMSO添加量，為選擇合理的紡絲條件提供理論依據(jù);采用雙螺桿增塑，單螺桿紡絲的二階螺桿增塑紡絲工藝，探討紡絲過程中纖維素含量等對(duì)纖維結(jié)構(gòu)與性能的影響制備了纖維素纖維;選擇性合成了7種含咪唑陽(yáng)離子及噻唑陽(yáng)離子的離子液體，篩選出了能溶解殼聚糖的離子液體。通過二階螺桿增塑紡絲法制備纖維素/殼聚糖衍生物纖維，考察殼聚糖衍生物對(duì)紡絲液及其纖維的力學(xué)性能和抗菌性能

3、的影響，為抗菌纖維素纖維的產(chǎn)業(yè)化奠定了理論基礎(chǔ)。
　　本文首先研究了纖維素/[EMIM]Cl/DMSO溶液的流變性能。測(cè)試了不同DMSO含量、溫度下溶液的粘度、模量。研究發(fā)現(xiàn)，溶液的復(fù)數(shù)粘度隨著DMSO含量的增加而降低，但是溶液中纖維素纏結(jié)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并未發(fā)生變化。經(jīng)驗(yàn)規(guī)律Cox-Merz適用于不同溫度下的纖維素/[Emim]Cl/DMSO溶液，研究計(jì)算表明25℃下[EMIM]Cl/DMSO溶劑是纖維素的θ溶劑，100℃時(shí)[EMIM]

4、Cl/DMSO溶劑是纖維素的良溶劑，溶液的活化能隨著濃度的升高而升高并呈冪律規(guī)律。
　　通過雙螺桿擠出機(jī)可成功制備出高濃度纖維素/[EMIM]Cl/DMSO溶液，溶液在常溫下出現(xiàn)各項(xiàng)異性，可較長(zhǎng)時(shí)間存放;紡絲試驗(yàn)正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在試驗(yàn)范圍內(nèi)影響次序分別是:螺桿轉(zhuǎn)速＞氣隙長(zhǎng)度＞纖維素含量＞紡絲溫度。共溶劑DMSO的存在降低了溶液的粘度，利于溶液的輸送與擠出。但隨著溶液中DMSO比例的增加，纖維的斷裂強(qiáng)度下降。而DMSO質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到

5、30％后，纖維強(qiáng)度不再發(fā)生變化。
　　合成了7種離子液體，分別是[EDIMTZ]Br、[BDIMTZ]Br、[BIBTZ]Br、[HMIM]HSO4、[(CH2)4SO3Hpy][HSO4]、[(CH2)4SO3HMIM][HSO4]、[IMIM-COOH]Cl，其中三種離子液體[(CH2)4SO3Hpy][HSO4]、[(CH2)4SO3HMIM][HSO4]及[IMIM-COOH]Cl在含水情況下能溶解殼聚糖?？紤]到酸性條件下