2010复杂流体流变学研讨会资料 牛艳华 纤维素离子液体溶液的流变学和相转变研究

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1、纤维素/离子液体溶液的流变学和相转变研究牛艳华2010.09.25报告内容研究背景研究内容1.纤维素/离子液体稀溶液和亚浓溶液的流变研究2.纤维素/离子液体浓溶液的相转变及流变行为3.纤维素/离子液体浓溶液的相转变及凝胶转变主要结论研究背景－纤维素结构及其溶剂体系OHHOOH纤维素分子间及分子内含大OO量氢键，强烈的相互作用致OO使其不熔融，且难溶于普通HOnOHOH有机溶剂。2纤维素溶剂体系无机酸(>75%HSO)24存在问题：强碱(NaOH/硫脲/尿素)/纤维素易降解；无机盐络合物/溶剂毒性大，成本高；DMAc/LiCl/难以回收；/加工过

2、程中不稳定。NMMO与NMMO·H2O☺离子液体！！研究背景－离子液体的结构、性能及应用++NNR1R2NR-----BF,PF,NO,Cl,Br,463离子液体性能及应用SubstitutefortraditionalsolventsLowvaporpressureExcellentsolventsWideelectrochemicalwindowRecyclableSynthesisforAdditivesforpolymerspolymerprocessing研究背景－纤维素离子液体溶剂及其溶解机理离子液体溶剂877687876CH-15

3、3COOCOOH1NN6NN1NN61NNH3CCH2CH2CH2CH3H3CCH2CH=CH2H3CCH2CH2CH2CH3H3CCH2CH=CH22Cl-3452Cl-3423452345[Bmim]Cl[Amim]Cl[Bmim]CH3COO[Amim]COOH溶解机理CelluloseOHO13CNMR研究表明，纤维素分子HOO在[bmim]Cl中呈无规构象；OH35/37-R1N+NR2ClNMR研究表明，氯原子与Cl纤维素分子上的羟基形成氢键作用。RTILZhangHetalMacromolecules,2005,38,8272-8

4、277.MoulthropJ.S.etalChem.Commun.2005,12,1557-1559.Remsing,R.C.etalChem.Commun.2006,12,1271-1273.研究背景－纤维素溶液的流变学研究溶液粘弹性和链缠结Tamai,Netal.Biomacromolecules2004,5,422-432.溶液－凝胶转变ZhangLetal.Biomacromolecules2006,7,183-189.ZhangLetal.MacromolarBiosci.2009,9,488-496.相转变研究KimDBetal.P

5、olym.J.2001,33,18-26.离子液体/纤维素体系CollierJRetal.JAPS2009,111,1019-1027.GerickeMetal.Biomacromolecules2009,10,1188-1194.纤维素/离子液体稀溶液和亚浓溶液的流变研究DP/[Amim]ClDP/[Bmim]Cl2110100.5%0.4%0.3%0.2%0.1%[bmim]Cl⋅s)⋅s)(Pa(Pa0.5%ηη10.4%100.3%00.2%100.1%[amim]Cl-3-2-1012-3-2-10121010101010101010

6、10101010..γ(1/s)4γ(1/s)100.6%3.0%30.8%2.0%101.0%1.5%1.5%3101.0%2.0%0.8%⋅s)3.0%⋅s)0.6%2(Pa10(Paηη210110110-3-2-1012-3-2-1012101010101010101010101010..γ(1/s)γ(1/s)溶液浓度区间的确定4DP/[amim]Cl10DP/[bmim]Cl4.0310unentangledentangleddilutesemidilutesemidilute⋅s)4.6210(Paoη110C*Ce010-101

7、101010C(wt%)DP/[Amim]Cl溶液体系：C<0.5wt%，0.5wt%

8、-10121010101010101010ω(rad/s)ω(rad/s)3410100.5%0.5%0.4%30.4%210100.3%0.3%0.