新型溶劑體系對纖維素溶解性能及機(jī)理研究.pdf

1、纖維素作為地球上最豐富的可再生生物質(zhì)資源之一,具有無毒、可生物降解和生物相容性等諸多優(yōu)良特性,而如今石油等一次性能源面臨資源短缺、價格上升等問題,使得纖維素等生物質(zhì)資源受到了廣大研究學(xué)者的關(guān)注,而纖維素科學(xué)至今發(fā)展緩慢的原因就是纖維素獨(dú)特的結(jié)構(gòu)很難溶解在一般的溶劑中。因此,尋找到一種綠色高效的纖維素溶劑是解決問題的關(guān)鍵所在。
　　 本論文按照纖維素不同的溶劑體系分類,合成了四種溶劑體系NaOH/酰胺類物質(zhì),水溶液體系、無機(jī)酸根咪

2、唑離子液體體系、有機(jī)酸根咪唑離子液體體系和磷酸酯根咪唑離子液體體系,并分別研究了其對纖維素的溶解性能。采用偏光顯微鏡跟蹤觀察纖維素溶解過程形態(tài)變化,對纖維素再生前后進(jìn)行了紅外(FT-IR)、X射線衍射(XRD)、熱重(TGA)等表征,再生纖維素膜進(jìn)行了掃描電鏡(SEM)觀察。研究發(fā)現(xiàn),離子液體可設(shè)計性強(qiáng)、易回收并且適合的陰陽離子結(jié)構(gòu)對纖維素表現(xiàn)出了較強(qiáng)的溶解性能,是纖維素具有工業(yè)化前景的優(yōu)良溶劑。
　　 NaOH/酰胺類物質(zhì)/水

3、溶液體系中,NaOH/尿素/己內(nèi)酰胺/水溶劑體系對纖維素溶解效果較好且該體系原料易得、成本低。該體系溶解纖維素的最佳物質(zhì)配比為:尿素10wt%,己內(nèi)酰胺4wt%,氫氧化鈉8wt%。該體系組成下最佳溶解溫度為-10℃,纖維素溶解度為5.24%;
　　 合成了8種咪唑類離子液體,進(jìn)行了質(zhì)譜、紅外、核磁等結(jié)構(gòu)分析。按陰離子種類不同分為無機(jī)酸根離子液體、有機(jī)酸根離子液體和磷酸酯根離子液體三類,其中陰離子為磷酸酯根的咪唑離子液體一步合成,

4、原子經(jīng)濟(jì)性好,并且對纖維素的溶解性能優(yōu)異,是具有工業(yè)化應(yīng)用前景的纖維素溶劑體系。
　　 纖維素溶劑溶解纖維素過程中,溶解溫度對纖維素溶解性能影響較大,溶解溫度升高,溶解時間縮短,再生纖維素聚合度降低,離子液體體系最佳溶解溫度都低于100℃。該項研究合成的四種體系都是纖維素的直接溶劑,纖維素溶解再生后由纖維素I型轉(zhuǎn)變成了纖維素II型,再生纖維素?zé)岱€(wěn)定性下降程度各不相同,由1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯離子液體溶解再生得到的纖維素