以离子液体为溶剂的纤维素/丝素蛋白共混体系的再生

作     者：Kanukai Susan Mukuze（苏珊） 

作者单位：东华大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张玉梅

授予年度：2014年

学科分类：082903[工学-林产化学加工工程] 08[工学] 0829[工学-林业工程] 

主      题：离子液体 纤维素/丝纤蛋白 溶解 再生 凝固成形 干喷湿纺 

摘      要：纤维素和蛋白质,两种天然高分子,被广泛用于纺织工业。虽然广大研究者致力于纤维素和丝素蛋白的溶解与再生,但是缺少适用的共同溶剂,这成为丝素蛋白有效利用的挑战。最近,研究者发现可以通过1-丁基-3-甲基咪唑氯盐溶解纤维素与丝素蛋白。因此,本项目研究了以离子液体为溶剂溶解纤维素与丝素蛋白,进而制备纤维素/丝素蛋白共混膜与纤维。 首先,通过热台显微镜研究了纤维素与丝素蛋白在[BMIM]Cl中的溶解过程。在[BMIM]Cl的熔点以下(68。C),无法溶解纤维素与丝素蛋白。当温度上升至80。C时,可以观察到丝素蛋白溶解,纤维素开始溶解发生在85。C左右。当温度升至90℃时,两者都能完全溶解。第二,通过流变学研究纤维素/丝素蛋白/[BMIM]Cl的溶液性质。溶液中纤维素/丝素蛋白的比例为90/10,80/20,70/30,60/40,50/50,40/60,30/70and20/80。丝素蛋白/[BMIM]Cl显示出牛顿流体的性质。随着溶液中纤维素含量的提高,溶液显示出高分子流体的特性,表现出切力变稀的特点。从零切粘度随温度的变化发现,纤维素/丝素蛋白/[BMIM]Cl溶液的粘流活化能随着纤维素/丝素蛋白比例的变化较小,但是随温度变化较大,存在很大的温度敏感性。基于理想粘度理论,对比了实验值与计算值,发现零切粘度显示出正负相关的特性。此外,还研究了制备方法对溶液性质的影响,纤维素与丝素蛋白分开溶解在[BMIM]Cl中与共溶解在[BMIM]Cl中,两种方法制备的溶液流变行为类似。 第三,制备了不同比例的纤维素/丝素蛋白共混膜,考察了凝固浴种类对共混膜形态与结构的影响。结果证明乙醇凝固效果最好,纤维素形成Ⅱ型结晶结构,丝素蛋白形成β伸直链结构。以水凝固得到的膜基本不含丝素蛋白。最后,以乙醇为凝固剂,通过干喷湿法纺制备了纤维素/丝素蛋白共混纤维。研究了牵伸比与空气段距离对纤维结构性能的影响。纤维的力学性能与纤维形态受到牵伸比的影响。空气段为5mm时,制备得到力学性能为,断裂伸长率为7%的纤维。