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《华北工学院》 2002年 硕士论文
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纤维素蒸汽闪爆改性的表征及化学反应性能研究

吕秉峰  
【摘要】: 针对由于纤维素超分子结构的复杂性,使其对试剂的可及度低,溶解困难,反应性能差的问题,本文采用物理改性中新型高效改性技术—高压蒸汽闪爆改性技术对纤维素进行改性,以提高纤维素对试剂的可及度和反应性。 本文对蒸汽闪爆改性工艺和羧甲基纤维素合成工艺进行了探索。采用SEM、X-射线衍射、FT—IR、DP和Sa对蒸汽闪爆改性前后各种纤维素的分析表征研究表明:蒸汽闪爆处理后,纤维素的形态和超分子结构受到了破坏,有序度的差别减小,游离羟基、还原端基和可及度增加了;控制纤维素溶解度的决定性因素是其超分子结构的破坏及其内部氢键的断裂;不同纤维素对蒸汽闪爆的反应程度不一样,这和纤维素的物理、化学结构和孔隙度密切相关;X-射线测出的结晶度只是表观结晶度,不能完全体现纤维素的结晶结构,不能简单的将结晶-非结晶模型应用于纤维素。在此基础上,对蒸汽闪爆改性技术厂艺的各阶段状态利推测性机理进行了系统的研究。 本文以羧甲基纤维素为例,对醚化反应中的各参数和影响因素进行了初步探索。以合成产物的取代度和碱化时间为重点,对蒸汽闪爆前后纤维素的化学反应能力进行了研究。研究结果表明:蒸汽闪爆后,纤维素的碱化变得容易且迅速,纤维素合成CMC的取代度和羧甲基的含量提高了;蒸汽闪爆后的纤维素在保持较高取代度的同时,将碱化时间大量缩短是可行的。 蒸汽闪爆改性过程同时完成了热、湿、水解、机械断裂、氢键断裂和重排、晶区分散等各项作用,且可深入纤维素侧序较高的内部作用,对纤维素是一种高效的预处理活化改性技术。 本文对多种纤维素蒸汽闪爆改性前后的分析表征、反应性能和机理的研究对今后进一步研究纤维素的溶解和反应性能有重要的指导意义。


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