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再生纤维素纤维及薄膜动态粘弹性能非常态不连续行为及其第四统计力学和混沌理论分析

杨明山  
【摘要】:人类即将进入21世纪,却正在或即将面临着许多新的问题,如环境污染、能源危机等;但另一方面也有着许多新的机遇。为迎接21世纪新的挑战,科学家们正在努力寻求新技术来解决上述问题,其中之一就是天然物质的开发利用,纤维素就是其中一种。纤维索是自然界广泛存在的可更新的重大天然资源,不仅过去,现在,还是将来,它都是人类最宝贵的财富。 纤维素的研究和应用涉及到许多工业部门,如纺织、轻工、化工、国防、石油、医药、生物技术、环境保护、能源、生命科学等领域,对国民经济的发展具有重要的意义。其中结构研究一直是、现在仍然是纤维素科学研究中的重点、热点和难点,有许多结构问题仍需进一步研究。由于纤维素形成过程中的复杂性,及其在改性、衍生、再生等过程中的结构变化,所以纤维素及其衍生物的结构带有许多复杂性和不确定性。纤维素分子链含有大量的-OH,这些-OH能够形成分子内及分子间氢键,使纤维素具有独特的性能。而分子间的氢键作用可能在体系中引入有序或无序,这说明纤维素中的氢键作用是有相当的复杂性、不稳定性和不确定性。深入研究纤维素中的氢键作用,对纤维素的结构、性能、合成和转化都具有重要的意义。 粘弹性是几乎所有高聚物的特征之一,是高分子材料的一项重要的力学性能。高聚物的粘弹性是一个很复杂的问题,还不能用简单的力学模型去精确地描述高聚物的粘弹行为。 人造纤维工业已有近百年的历史了。但是进入20世纪后期,由于环境保护的兴起,使得人造纤维工业必须寻求新的工艺和技术。在这方面传统的粘胶法正在逐渐消退,取而代之的是新兴的溶剂纺丝技术以及更有发展前景的纤维素/稀碱溶液湿纺技术。 本文首先系统地研究了再生纤维素纤维动态粘弹性能与湿度的关系,首次运用动态粘弹方法对蒸汽闪爆法制备的新型再生纤维素纤维的结构与性能进行了系统考察。结果表明,湿度对再生纤维素纤维的结构与性能有重大影响。一方面水分子的渗入对纤维素起到了增塑作用,对纤维素分子链间及分子链内的氢键起到了屏蔽作用,从而使得一些运动单元得以运动;另一方面,通过湿化处理,再生纤维素的结晶度增加,并发生了分子重排和氢键重组,使再生纤维素的结构更加有序和均匀。


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