再生纤维素结晶度影响因素的研究进展.pdf

第28卷第7期
化学研究与应用
Vol 28 N
2016年7月
Chemical Research and Application
uly,2016
文章编号:1004-1656(2016)07-0913-06
再生纤维素结晶度影晌因素的研究进展
肖燕翝,肖亚飞,徐开俊,黄文娟,范敏敏,王克
(四川大学高分子研究所,四川成都610065)
摘要:纤维素是自然界中最丰富的可再生资源,具有量大价廉、可再生、再生周期短、可生物降解和环境友好等
诸多优点。但由于其结构特点,使大然纤维素的应用受到很大的限制。而将其溶解后再生,可拓展纤维素的
应用前景。针对应用日的不同,对再生纤维素的结晶结构要求也不同。本文主要综述了溶解体系、溶解时间
溶解温度、溶解浓度、沉淀剂类型、沉淀方式、干燁方式等再生条件对再生的纤维素结品度的影响。
关键词:生纤维素;牛条件;结品度
中图分类号:0629.1文献标志码:A
Study on influence factors of regenerated cellulose crystallinity
XIAO Yan-xiang, XIAO Ya-fei, XU Kai-jun, HUANG Wen-juan, FAN Min-min, WANG Ke
(Polymer Researeh Institute of Sichuan University, Chengdu 610065
Abstract: Cellulose is the most abundant renewable resources in nature, which shows substantial advantages including low cost
sources, short regeneration time, iode radable and environment friendly. But its application area is largely limited because of its
molecular structure. The potential availability of cellulose can be expanded by dissolution and regeneration. The crystal structure o
the regenerated cellulose varies for ifferent application areas. This article mainly reviewed that the re enerated cellulose crystallin
ty could be affected by different regeneration conditions such as dissolution system, dissolution time, dissolution temperature, disso
ution concentration, precipitation agent, precipitation method, drying method, and so on
Key words: regenerated cellulose; regeneration conditions; crystallinity
随着石油资源的日渐祜竭,寻找可再生能源的溶剂体系用以扩展纤维素应用范制。例如,N,
变得刻不容缓。纤维素是所有植物材料的主要组N-二甲基甲酰胶/N2O.2、NaOH/尿素?、N甲基-
成部分,来源广泛,可以不断地通过光合作用合N氧吗啉、二甲亚砜/四丁基氟化铵5、N,N
成リ,因而成为替代石化资源的理想材料。但是甲基乙說胺/氯化锂的、离子液体等均可以有效
由于纤维素的结构特点,导致其分子内和分子间地溶解纤维素。其中离子液体具有极性高、热稳
形成大量的氢鍵,使得天然纤维素不能被一般的定性好、无毒以及容易回收等优点,能够溶解多种
溶剂溶解,从而限制了纤维素的应用。
天然高分子,对瓜尔胶、纤维素?等具有很强的
近年来,人们不断探索和开发出多种纤维素溶解能力,成为研究的热点
收稿日期:2015-11-12;修回日期:201604-12
联系人简介:干克(1960-),男,副教授,主要从事天然高分子材料的研究与应用。E-maill:kewang33@vip.sina.com
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化学研究与应用
第28卷
纤维素在离子液体中溶解后可再生,同时可
Crls
D: Untreated Pulp
A15.32962
发生其晶态结构变化9,从而大大扩展了再生纤
B23.1796
C39.329%
维素的应用范围。例如用以制备生物质燃料
D90.0196
C: NMMO
生物乙醇0。除此之外,还可利用再生纤维素
B: [Emim] Ac
生产再生纤维素纤维、膜材料和制备纤维素衍生
A: [Emim] DEP
物等。张慧慧等2用[Cmim]Cl溶解纤维素,再
由离子液体纤维素溶液纺制出具有良好性能的
lonicel1维
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控制不同的溶解及再生条件,可以得到品态
2B,(°)
结构为纤维素Ⅱ的再生纤维素,也可以得到无定图1从不同溶剂体系中再生纤维素的粉末X射线行射
形纤维素。纤维素中无定形区含量越高,纤维素
(XRD)图
越容易发生水解反应,因此将纤维素结晶度降低Fig1X- ray powder diffraction patterns for dissolving pul
可大大提高其水解速度3?。而提高再生纤维素
regenerated from different solvents
纤维的结晶度有助于提升其力学性能2。纤维素再生,发现再生纤维素的XRD衍射峰与原纤维素
的结品结构对于纤维素资源转化利用具有重要的相比产生较大变化。从谱图上可以看出, Bmim CI
指导作用,但对纤维素结品结构的变化规律、机理中再生的纤维素比从 Amimci中再生的纤维素衍
及其调控途径还有待深人研究。本文主要综述了射强度明显要高。 Vinogradova等4从[Emim]Ac
纤维素在溶解再生过程中导致其结晶度产生变化中得到的再生纤维素比从[Bmim]CI中得到的再
的主要因素。
生纤维素的结晶度低。Zhao等在另外两种离
子液体中得到再生纤维素,可由XRD的行射强度
1溶解体系对再生纤维素结晶度的和面积中看出从[Rmim[DP]中再生的纤维素
影响
比从[Mmim][DMP]中再生的纤维素的结晶度要
高。 Mizuno等2用四种离子液体溶解纤维素,再
纤维素可以在不同的溶解体系中溶解并再生的纤维素内无定型区域按照[N2wm][Ala
生。B-alil等发现在NaOH硫尿和[ Emim OAC]FETNA以及NMO三种体系中分別溶解纤维素后顺序増大。从上而可以看到,虽然都为离子液体,
所得到的再生纤维素结晶度大小顺序为NaOH/硫但是阴阳离子不同对纤维素的作用也不同,可能
脲C> FETNA RC> NMMO RC(HC, regenerated cel.因此导致再生纤维素的结品度产生差别。
lulose)。在Yau等2的研究(1)中,再生纤维
素与原纤维素相比,从NMO中再生得到的纤维3溶解时间对再生纤维素结