NMMO_DMSO溶剂体系对纤维素溶解作用的研究.pdf

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1、纤维素科学与技术一溶剂体系对纤维素溶解作用的研究肖长发,天津纺织工学院天津一文摘借助射线衍射和核磁共振技术研究了纤维素在甲基氧化吗琳二甲基亚矾溶剂体系中的溶解机理。虽然可,,以溶胀纤维素并使少量部分取向性差或不完整的微晶体溶化但不能溶解纤,维素浸入高度溶胀的纤维素分子之间与纤维,加素发生某种形式的相互作用速了纤维素的非晶化和的溶剂化作用,最终使体系成为均匀的溶液关,一,,键词纤维素甲基氧化吗琳二甲基亚矾溶解机理,箭门切音口粘胶纤维的生产已有百余年历史,作为化学纤维的重要品种一直得到持续稳定均发展。然,,,而传统的生产工艺复杂并伴随产生很多有害物质所以纤维素新型溶

2、剂特别是非水溶剂〔’一‘〕。体系的研究与开发历来为人们所重视本文利用化学的和物理的即核磁共振和一一射线衍射方法对纤维素在甲基氧化吗琳二甲基亚枫溶剂体系中的溶解机理进行了分析和讨论。实验部分以日本富士纺绩株式会社产粘胶纤维为原料。为了便于配制用于试验的纤维素溶,,。液用的盐酸于℃水解处理枯胶纤维小时制成纤维素皿〔〕胶束将,一一纤维素胶束溶解在碱性锡一乙二胺络合物中按方程测出粘均聚合度约。为了研究溶剂化作用对纤维素结晶结构的影响,将天然纤维℃在中芒麻于榕胀小时,,后除去部分并加入适量公司制品在同样温度下反应,,一一定时间然后嵌入薄膜之间在常温下用理学一型射线衍射仪进

3、行射线衍射试验。一。,,一一将试样溶解在溶剂中调制成溶液用型仪进行核磁共振试验,。基准试样为观察频率分别为和四甲基硅收稿日期,年月日一溶剂体系对纤维素溶解作用的研究。结果与讨论对芋麻及其与反应时间不同的试样进行了射线衍射试验。结果表明,随反应时间延长,试样一射线衍射,图上的衍射点有趋于变锐的倾向但各衍射的面间距没有明显变。这种结果,化图及表意味着难于进入芋麻胶束中而只能溶化部分取向性差,,或不完整的纤维素微晶体而在与纤维素分子之间没有发生化学作用或者结晶溶化一再结晶过程。二,,《在《一、、、‘’、、、口几产、、洲户口芋麻反应小时反应小时一图芋麻及其与不同反应时间

4、的射线衍射示意图一表芋麻及其与不同反应时间的射线衍射面间距计算值,‘白合八日八︼︺﹃︶,自八白口勺山︺八臼八曰八,︸、娜哪娜,五、班。,,。纤维素科学与技术一一。’一。溶液中谱图如图所示各已知归属的谱峰标。、。,于图中此处着重考察及三个峰的归属问题为此在一。,,,,中添加所得谱图见图其中为与原图对应横坐标处的放大部分。,图一。’一溶液的谱图,。,,比较图与几乎看不出明显的变化但和比较可以发现三个峰的高度变低,表明这三个峰与纤维素葡萄糖残基上的三个经基对应。因为在溶液中添加后,纤维素经基上,。的被重氢置换导致核磁共振强度降低一‘‘’,,,℃,图为在不同温度下测定的

5、谱图其中为为为而。,,是将溶液由℃冷却到℃后得到的结果在图的中有两个峰向高磁场方向漂移,。,一如果温度进一步升高三个峰几乎全部消失这是由于随着温度升高热运动的能量提高,分子在磁场中由选择性的单一取向向多元化取向转化的缘故。将溶液由较高的温度降至较低的温度,分子在磁场中热运动受到限制,与纤维素分子上三个轻基对应的三个谱峰又重新出现。,’一我们研究了纤维素在四乙基氯化钱溶剂体系中的溶解机理在,,,谱图上沿横坐标数值由小到大的方向三个经基分别与纤维素葡萄糖残基和位的。为了确认本研究体系纤维素葡萄糖残基位峰的,碳原子对应归属采用能够与位经基优先反应的三苯甲基氯与纤维素反

6、应,制成三苯甲基纤维素阁,进而再进行试验一溶剂体系对纤维素溶解作用的研究占子沁叶撼一一”十,一一,,写丫’材人,哪、声、产、一。溶液,一不同温度下的谱图。·一。’一,图为三苯甲基纤维素体系的谱图由图可见一的谱峰与纤维素位一。而位,随着温度对应于一和的两个峰强度很弱升高,,几乎消失,所。以难于确定其归属结论可使纤维素溶胀,但不能溶解纤维素。溶剂体系之所以能够溶解纤维素,是由。于与纤维素之间形成某种次价键力的相互作用所致根据分子结构特点,可以假设这种作用是由于浸入处于高度溶胀的纤维素大分子之间,切断某些纤维,,形成分子复合体系,即非晶部分素分子间的氢键结合通过次价键

7、力的形式以及不完整或较小微晶体首先溶解,同时加速了纤维素非晶化和的溶剂化过程,由表及里使纤维素溶解,直至最后体系成为均匀的溶液。纤维素科学与技术一’图三苯甲基纤维素加刁体系的一谱图参考文献,,,,,,荒井键一郎,高分子加工,小林无二雄,大有机化学,东京朝仓书店,一,一,,一对,,一一,一溶荆体系对纤维素溶解作用的研究一,,·,一,加,。