基于分子模拟的棉麻纤维纤维素结构的微观机理研究

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1、学校代码：10255学号：2110633基于分子模拟的棉麻纤维纤维素结构的微观机理研究RESEARCH0NMICROCOSMICN匝CHANISM0FCELLULOSESTRUCTUI之EINCOTTONANDBASTERFIBERBASED0NMOLECULARSIMULATl0N答辩日期：2014年2月25日东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发

2、表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律躲蟒膈扭l黜艄学位论文作者签名：璜议日期：矽l中年≯月刁日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于保密口，在年解密后适用本版权书。不保密婪学位论文作者签名：像贸

3、又指导教师签名：日期：卯l甲年z月刁日日期：和I妒年≯月刁El东华大学硕士论文摘要基于分子模拟的棉麻纤维纤维素结构的微观机理研究摘要随着全球经济的快速发展，人们越来越偏爱具有优良穿着服用性能的天然纤维及其混纺产品。天然纤维织造的棉麻织物虽然有自然舒适、吸水吸湿性好等优点，但其水洗后容易起皱和收缩等缺陷却制约了棉麻产品高档化的发展。经氨作用后，纤维素纤维的天然转曲基本消除，截面变圆、内腔变小，表面平滑且光泽感强。而不同温度、压强对氨分子在纤维素中的行为有很大的影响。故本文从分析棉麻纤维的微观结构出发，分析氨分子在不同温

4、度、压强下对棉麻纤维晶格结构变化的影响，揭示氨分子对棉麻纤维的作用机理，并指导生产实践。虽然很多学者从实验的角度揭示了氨作用后纤维素性能的相关变化，但氨分子与纤维素之间的微观机理至今还没有得到清楚的解释。随着计算机技术水平的提高，分子动力学模拟技术的发展为研究上述问题提供了新的研究思路和方法。本文将利用分子动力学模拟，对氨分子与纤维素的作用机理进行了研究，主要内容如下：1．为了对纤维素Ip结构和性质进行分析，本文第三章建立了纤维素Ip分子模型，通过热膨胀系数和X衍射图验证了该模型的正确性，同时也证明了采用PCFF力场

5、和步长为lfs的合理性。利用MaterialsStudio分子动力学模拟软件，计算了纤维素Ip的纤维二糖l东华大学硕士论文摘要重叠布居数、300K～550K范围内的氢键数和中心链的分子链运动。2．为了对氨分子与纤维素Ip间的相互作用进行分析，本文第四章建立了纤维素有氨和无氨的分子模型，并对建立的这两个体系进行了充分优化。获得最优模型后，对纤维素Ip在不同温度、不同压强下的有氨体系和无氨体系进行了模拟，并分析了在氨处理后，纤维素的柔顺性能、扩散行为和氢键等相关性质的变化。3．为了从宏观上解释氨分子对纤维素的作用，本文第

6、五章通过对亚麻纤维进行液氨处理，得到了改性后的亚麻，并分别得到了纤维的X衍射图谱、红外光谱图和物理机械性能。关键词：棉麻纤维；纤维素Ip；分子模拟；微观机理东华大学硕士论文ABSTRACTRESEARCHONMICROCOSMICMECHANISMOFCELLULOSESTRUCTUREINCOTTONANDBASTERFIBERBASEDONMOLECULARSIⅣ叮LATIONABSTRACTWiththerapiddevelopmentofglobaleconomy,thereisagrowingprefere

7、ncefornaturalfiberswithexcellentwearabilities．Thenaturalfibersofcottonandflaxhavealotofadvantages，suchascomfortandgoodmoistureabsorption，butdefectssuchaswrinklingandshrinkinghaverestrictedthedevelopmentofcottonandfiberproducts．Afteranhydrousammoniatreatment，nat

8、uralcurlCanbeentotallyeliminated，sectionbecomeroundelinnercavityissmaller,andsurfacesaresmootherandbrighter．HoweveLdifferenttemperaturesandpressureshaveagreatinfluenceontheb