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苎麻纤维素乙酰化及其应用研究

作　者: 樊岫珊
导　师: 刘昭铁
学　校: 陕西师范大学
专　业: 有机化学
关键词: 苎麻纤维素醋酸纤维素醋酸纤维素膜增塑作用
分类号: TS102
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 259次
引　用: 3次
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内容摘要

纤维素是自然界中一种最为丰富、廉价的可再生多糖资源，每年通过光合作用可合成约1×10¹²吨。所开发的纤维素功能产品在能源、材料、化工等领域有着广泛的应用。其最大的优势在于它是可再生的、可生物降解的、生物相容性的和可衍生化的。但是，与其巨大的储量和大量的废弃物相比，纤维素资源大部分未能被有效利用。因此，除了传统的工业生产外，如何进一步有效的利用纤维素资源，开拓纤维素在新技术、新材料和新能源领域中的应用，成为国内外科学家竞相开展的研究课题。21世纪，温室效应、大气污染、水污染等环境问题越来越引起人们的重视。近年来，发达国家对环境的治理，已开始从被动的治理污染转向开发新的生产工艺与技术、削减污染源头、生产环境友好的产品等。“绿色技术”已成为21世纪化工技术与化工研究的热点和重要的科技前沿。在世界上森林资源丰富的国家，纤维素主要来源于木材；而我国，由于森林资源不足而主要来源于非木材原料，苎麻纤维素是其中很重要的一部分。苎麻是一种原产于我国的高产、优质、高效韧皮纤维作物，我国苎麻的产量占世界苎麻产量的93％以上，故苎麻在世界上享有“中国草”之美称。但是，苎麻纤维素结晶度、取向度高，从而限制了其产品的深度开发和利用。故高效和高附加值化利用我国丰富的苎麻资源是麻类资源开发的一个重要方面，同时也是我国开发纤维素资源和解决环境问题以及可持续性发展的有效途径。本论文围绕苎麻纤维素，进行了如下研究：1．以苎麻纤维素为原料，制备了不同取代度的醋酸纤维素，并用FT-IR和取代度等分析手段对所制备的醋酸纤维素进行了表征，同时，考察了不同的溶胀方法以及药品用量沉淀条件等因素对醋酸纤维素取代度的影响，确定了高取代度的醋酸纤维素的制备条件。结果显示：苎麻纤维素：乙酸酐：醋酸＝1∶2.5∶4，催化剂硫酸的用量是苎麻纤维素的质量的10％，反应温度60℃，反应时间约1 h时所制备的醋酸纤维素的取代度最大，该条件为制备高取代度醋酸纤维素的最佳条件。2．以制备的醋酸纤维素为原料，以丙酮为溶剂将制备的醋酸纤维素溶解成溶液，再将制备的醋酸纤维素溶液滴入不同体积比例的丙酮／水溶液中，经过沉淀、过滤、洗涤等步骤得到粒径不同的醋酸纤维素颗粒。考察了醋酸纤维素／丙酮溶液浓度、沉淀温度、沉淀时间、洗涤方式等不同因素对醋酸纤维素颗粒粒径以及醋酸纤维素颗粒形貌的影响。同时，考察了所制备的不同粒径的醋酸纤维素颗粒在不同的温度条件下对不同染料的吸附作用，并讨论了其吸附原因。3．以制备的醋酸纤维素为原料，以丙酮为溶剂将其溶解成溶液，得不同浓度的醋酸纤维素／丙酮溶液，加入不同种类的增塑剂得到不同种类的铸膜液，再通过流延法得到不同种类的醋酸纤维素膜。通过FT-IR、SEM、纯水通量等手段考察了不同种类增塑剂对醋酸纤维素的影响。因为增塑剂可制备多孔性的醋酸纤维素膜，而且由于聚乙烯醇（PEG 600）的亲水性使得醋酸纤维素膜的强度、纯水通量、伸长率等物理性能明显提高；但通过添加增塑剂柠檬酸三丁酯（TBC），由于柠檬酸三丁酯具有亲脂性而使得该类醋酸纤维素膜的上述性能有所降低。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-29
  第一节苎麻及苎麻纤维素概述  10-14
    1.1.1 引言  10-11
    1.1.2 苎麻纤维素的微结构与形态结构  11-14
  第二节纤维素的物理性质  14-17
    1.2.1 纤维素纤维的吸湿与解吸  14
    1.2.2 纤维素的溶胀与溶解  14-16
    1.2.3 纤维素纤维的表面电化学性质  16
    1.2.4 纤维素的热降解  16
    1.2.5 纤维素的光降解  16-17
    1.2.6 纤维素的机械降解  17
  第三节纤维素的化学性质  17-22
    1.3.1 纤维素的可及度及反应性  17-19
    1.3.2 纤维素的多相反应与均相反应  19-20
    1.3.3 纤维素的酸水解降解  20
    1.3.4 纤维素的碱性降解  20-21
    1.3.5 纤维素的氧化降解  21
    1.3.6 纤维素的酶水解  21
    1.3.7 纤维素的酯化反应  21-22
    1.3.8 纤维素的醚化反应  22
  第四节其他功能纤维素的制备及应用  22-26
    1.4.1 物理方法  22-23
    1.4.2 化学方法  23-26
    1.4.3 表面、界面化学修饰法  26
  第五节课题的提出意义  26-29
第二章高取代度的醋酸纤维素的制备  29-37
  2.1 引言  29-31
  2.2 实验部分  31-32
    2.2.1 试剂及仪器  31
    2.2.2 反应原理及机理  31
    2.2.3 醋酸纤维素的制备  31-32
    2.2.4 醋酸纤维素取代度的测定  32
  2.3 实验结果  32-36
    2.3.1 不同溶胀方法对醋酸纤维素取代度的影响  33-34
    2.3.2 水温溶液对醋酸纤维素取代度的影响  34-35
    2.3.3 反应时间对取代度的影响  35
    2.3.4 反应温度对取代度的影响  35-36
  2.4 小结  36-37
第三章醋酸纤维素颗粒的制备  37-46
  3.1 引言  37
  3.2 实验部分  37-38
    3.2.1 试剂及仪器  37
    3.2.2 醋酸纤维素颗粒的制备  37-38
  3.3 实验结果  38-45
    3.3.1 X-射线衍射分析  38-39
    3.3.2 热分析  39-40
    3.3.3 扫描电镜及粒度分析  40-42
    3.3.4 沉淀剂用量对醋酸纤维素颗粒粒径的影响  42-43
    3.3.5 紫外─可见─近红外分析  43-45
  3.4 小结  45-46
第四章醋酸纤维素膜的制备  46-57
  4.1 引言  46-47
  4.2 实验部分  47-48
    4.2.1 实验材料  47
    4.2.2 分析仪器  47
    4.2.3 膜的制备  47-48
  4.3 实验结果  48-55
    4.3.1 红外分析及透光率的测定  48-49
    4.3.2 透光率的测定  49-50
    4.3.3 热分析  50-51
    4.3.4 拉伸实验  51-52
    4.3.5 膜的表面形态  52-53
    4.3.6 膜的透过性能  53-54
    4.3.7 膜的吸水率测定  54-55
    4.3.8 接触角的测定  55
  4.4 小结  55-57
结论  57-59
参考文献  59-64
致谢  64-65
攻读硕士学位期间的研究成果  65

苎麻纤维素乙酰化及其应用研究

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