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等優(yōu)點，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溶液中的運動模式及共溶劑DMSO對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纖維結構與性能的影響制備了纖維素纖維;選擇性合成了7種含咪唑陽離子及噻唑陽離子的離子液體，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紡絲液及其纖維的力學性能和抗菌性能

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。
　　本文首先研究了纖維素/[EMIM]Cl/DMSO溶液的流變性能。測試了不同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網(wǎng)絡結構并未發(fā)生變化。經(jīng)驗規(guī)律Cox-Merz適用于不同溫度下的纖維素/[Emim]Cl/DMSO溶液，研究計算表明25℃下[EMIM]Cl/DMSO溶劑是纖維素的θ溶劑，100℃時[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)各項異性，可較長時間存放;紡絲試驗正交實驗結果表明在試驗范圍內(nèi)影響次序分別是:螺桿轉(zhuǎn)速＞氣隙長度＞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，纖維的斷裂強度下降。而DMSO質(zhì)量分數(shù)增加到

5、30％后，纖維強度不再發(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