细菌生物纤维素溶液流变性及其制备高强纤维湿法纺丝初级凝固浴的研究

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细菌生物纤维素作为一种新型的纤维素具有高纯度、高机械强度、高弹性模量、良好的生物相容性及可降解性等其它纤维素所不具有的优异性能,成为国内外学者研究的热点,但在制备纤维方面报道甚少,本文为制备优异性能的细菌生物纤维素纤维,选择氯化钾/二甲基乙酰胺溶剂体系作为溶剂,以二甲基乙酰胺/水为混合沉淀剂采用湿法纺丝工艺制备了细菌生物纤维素纤维。本文在制备细菌生物纤维素前做了大量的相关准备工作,对氯化锂/甲基乙酰胺溶剂溶解细菌生物纤维素的溶解条件进行了研究,研究了含固量、分子量、LiCl含量,温度及时间对细菌生物纤维素溶解能力的影响,i果表明:溶解能力随含固量的增加而减小,最大含量为5%;分子量越大溶解能力越差;LiCl最佳含量为8%,过高或过低都会降低溶剂能力;温度越高,溶解能力越好,但不宜过高,会导致纤维素降解;时间越长,溶解能力越好。采用旋转流变仪考察了细菌生物纤维素LiCl/DMAc的溶液的流变性能,研究了剪切速率、含固量、分子量,温度等对溶液表观黏度大小的影响,计算了溶液不同含固量及分子量下的非牛顿指数n,计算了溶液的结构黏度指数,研究了动态流变下耗能模量G”与储能模量G’随含固量的变化。结果表明:细菌生物纤维素溶液的表观黏度随剪切速率的增大而减小,随含固量的增大而增大,随分子量的增大而增大,随温度的增大而减小;非牛顿指数n随含固量的增大而减小,随分子量的增大而增大,说明含固量增加,非牛顿行为增强,分子量增大非牛顿行为减弱;溶液含固量越高结构黏度指数越大,纺丝越难;耗能模量G”与储能模量G’均随含固量的增大而增大。为制备高质量高性能的细菌生物纤维素纤维,本文探索了初级凝固浴工艺条件对初生态纤维的结构与性能的影响,为二、三凝固浴及最终的纤维制备大下了良好的基础。结果表明细菌生物纤维素初生态纤维的直径随凝固浴浓度增大而减小,随凝固浴温度的增大而增大,随凝固浴停留时间的增大而减小,随凝固浴表观负牵伸的增大而增大;强度随凝固浓度的增大而增大,随凝2固浴温度的增大而减小,随凝固浴停留时间的增大而增大,随凝固浴表观负牵伸的增大而先增大后减小并于50%负牵伸最大。结晶度随凝固浴浓度的增大而增大,随凝固浴温度的增大而减小,随凝固浴停留时间的增大而增大,随凝固浴表观负牵伸的增大而减小。
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