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《东华大学》 2011年
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以磷酸/多聚磷酸为溶剂的液晶纤维素溶液的制备及结构表征

李宁  
【摘要】:纤维素是一种天然的高分子聚合物,是来源最丰富的天然形成的有机高分子材料,它是一种可再生的自然资源,通过利用太阳光可自然循环再生,因此纤维素是无线丰富、低廉以及干净的自然资源。近年来,由于石油,这种稀缺不可再生资源的逐年耗竭,进一步加快了生物材料制备新型生物可降解产品的步伐。纤维素作为最有效并且最有保障的石油替代品越来越受到世界的关注。 本文探索研究了一种新型的纤维素溶解体系,即将纤维素溶解于磷酸/多聚磷酸复合溶剂制得纤维素溶液,发现它具有溶解速度快、可低温溶解、溶解纤维素固含量高以及可形成各向异性纤维素溶液等优点,此项工作主要从以下几个方面展开: 首先,利用紫外-可见分光光度计分析磷酸/多聚磷酸复合溶剂的平衡过程,确定了不同P2O5百分含量复合溶剂的平衡时间,并通过研究不同P2O5浓度的复合溶剂的表观黏度随时间变化,来分析混酸溶剂复合之后的稳定性。 其次,研究了纤维素在磷酸/多聚磷酸复合溶剂中的溶解行为并探究纤维素的溶解机理。主要通过改变溶解起始温度、纤维素固含量、复合溶剂P2O5百分含量等因素,来研究纤维素在磷酸/多聚磷酸复合溶剂中的溶解。实验发现:起始溶解温度对整个溶解体系的影响并不大,但相对来说存在一个最佳温度,即0℃;纤维素固含量和复合溶剂的P2O5百分含量对体系的影响都比较大,纤维素含量的增多会使体系的升温速度变大,缩短溶解时间,而P2O5百分含量上升反而会使纤维素的溶解行为变差,这是由于酸性溶剂的作用易使纤维素发生质子化,生成的带正电荷的离子基团H4PO4+渗入破坏了纤维素分子内及分子间氢键,最终达到使纤维素完全溶解的目的 接着,研究了纤维素的再生以及再生前后纤维素的结构变化。广角X射线衍射和红外光谱的结果表明:纤维素在磷酸/多聚磷酸中的溶解时会发生纤维素结构从纤维素Ⅰ到纤维素Ⅱ的转变,并且这种转变是一个逐步的过程。此外,对凝固浴种类的研究发现,乙醇、甲醇和丙酮在凝固纤维素的过程中不会改变再生纤维素的结晶结构,也不会参与纤维素的再生化过程,是单纯的物理过程,没有副反应的发生。 最后,研究了纤维素溶液的液晶性并对液晶溶液的形成机理作了一定程度的探讨。发现,纤维素液晶溶液需要一定的剪切负荷来诱导形成,即是纤维素分子链沿力的方向运动并重排的一个过程,各向异性程度的加强,促进了液晶的产生。
【学位授予单位】:东华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:O636.11

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