【摘 要】
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海藻酸纤维是一种绿色高分子纺织材料,由于其结晶速度慢,力学强度差,无法满足纺织材料的要求,因此需要对海藻酸纤维进行优化。本文研究内容主要包含两部分:本研究选择废旧棉织物为原料,经过三个步骤:Na OH溶液的预处理去除果胶等杂质;混酸(硝酸/盐酸/水)溶液处理制备微晶纤维素(MCC);最后硫酸水解制备出纤维素纳米晶(CNCs)。SEM图像显示CNCs的直径在10-15 nm。采用三种分子量的聚乙二醇
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海藻酸纤维是一种绿色高分子纺织材料,由于其结晶速度慢,力学强度差,无法满足纺织材料的要求,因此需要对海藻酸纤维进行优化。本文研究内容主要包含两部分:本研究选择废旧棉织物为原料,经过三个步骤:Na OH溶液的预处理去除果胶等杂质;混酸(硝酸/盐酸/水)溶液处理制备微晶纤维素(MCC);最后硫酸水解制备出纤维素纳米晶(CNCs)。SEM图像显示CNCs的直径在10-15 nm。采用三种分子量的聚乙二醇(PEG)对TEMPO氧化后的CNCs进行接枝改性,最终得到的接枝共聚物CNC-gPEGX。CNCs的结晶度从74.89%(废旧棉织物)上升到88.16%,红外光谱和XRD结果表明,CNCs的晶型结构并未改变,PEG被成功接枝到CNCs表面。稳定性测试证明PEG可以提高CNCs在水溶液中的分散稳定性。将制备的CNCs和CNC-g-PEGX分别添加到海藻酸钠(SA)纺丝原液中,通过湿法纺丝制备出CNCs和CNC-g-PEGX改性海藻酸复合纤维。CNCs和CNC-g-PEGX的加入降低了纺丝液的粘度,有利于纺丝前的消泡。与纯海藻酸纤维相比,CNCs可以明显提高纤维的结晶度和断裂强度,但断裂伸长率有所下降;CNC-g-PEGX可以很大程度提高纤维的断裂伸长率,且断裂伸长率随着PEG分子量的增加而变大,PEG分子量到达4000时,复合纤维的断裂伸长率达到17.8%。CNCs和CNC-g-PEG的加入降低了海藻酸纤维的吸水率但提高了其耐盐性能。CNCs和CNC-g-PEGX导致纤维的生物降解性稍微降低。CNC-g-PEG/海藻酸纤维对金黄色葡萄球菌也有明显的抑制作用,抑制效果随着PEG分子量的增加而更好。为了在CNCs/海藻酸纤维的基础上进一步改善纤维的硬脆问题,将水性聚氨酯(WPU)添加到CNCs/SA的混合纺丝液中,WPU的添加量占纺丝液总固含量的0%,10%,20%,30%和40%,经湿法纺丝制得WPU、CNCs改性海藻酸纤维。红外测试结果发现WPU使纤维的-OH伸缩振动峰向低波数移动和-COOH基的不对称伸缩振动峰向高波数移动,复合纤维中WPU与SA基质之间存在强烈的分子间作用力。WPU会干扰SA的链段排序,随着WPU含量的增加,纺丝体系中的非晶态物质增加,破坏了SA链段之间的氢键,最后导致SA纤维的晶型结构发生改变,结晶度降低。WPU会降低纤维的断裂强度,但海藻酸复合纤维的断裂伸长率得到很大的改善,且WPU的含量越高,复合纤维的韧性越好。
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