项目名称: 新型复合溶剂对纤维素高效溶解机理及其纺丝过程中凝聚态调控研究

项目编号: No.51503032

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 张玥

作者单位: 东华大学

项目金额: 22万元

中文摘要: 纤维素是最丰富的碳资源,是化学纤维的可持续原料,但现有粘胶纤维生产使用二硫化碳污染大、效率低、能耗高,所以研发高效绿色的纤维素新溶剂成为世界各国的研究热点。我们前期研究发现普通溶剂与少量离子液体形成的复合溶剂对纤维素溶解度可高达30%,明显优于纯离子液体,是至今为止溶解度最高的纤维素溶剂,可望成为具有中国知识产权的纤维素纤维新溶剂体系,但是其高效溶解机理尚不明确。本项目拟研究该新型复合体系中溶剂和溶质多重微观结构演变规律(复合溶剂各组分之间及其与纤维素之间的相互作用,特别是氢键作用及其离解与缔合等)和溶解动力学,揭示复合溶剂溶解机理及其各组分对溶解纤维素的贡献与影响规律。并进一步研究高浓度纤维素纺丝液在凝固浴中的双扩散及相分离,利用同步辐射光源技术研究纺丝凝固过程中多级凝聚态结构演变规律及其与纤维素纤维性能的关系,为开发纤维素新型复合溶剂及纤维素纤维高效绿色制备新路线提供理论支撑。

中文关键词: 纤维素纤维;离子液体;非质子溶剂;溶解机理;凝聚态结构

英文摘要: As the most abundant carbon resource, cellulose is the sustainable raw material for chemical fiber, but the conventional production of viscose fiber with carbon disulfide as solvent causes serious pollution, low efficiency and large power consuming. Therefore, the recent research all over the word focuses on the green solvent of cellulose with high efficient. In the previous study, we found that the solubility of cellulose can reach 30% in the complex solvent of common solvent and little ionic liquid (IL), which is obviously higher than that in pure IL. So far, this complex solvent shows the best dissolving ability for cellulose and can be developed as a new solvent system of cellulose fiber with independent intellectual property in China, but the efficient dissolution mechanism of the complex solvent remains unclear. The project will investigate the microstructure evolution of solvent and solute in the complex system (the interaction between the components of complex solvent and the interaction between the complex solvent and cellulose, especially the hydrogen bonding including the dissociation and association of hydrogen bonds) and the dissolution kinetics to reveal the dissolution mechanism and the contribution of solvent components to cellulose dissociation. Furthermore, the bidifussion and phase separation of highly concentrated cellulose spinning dope will be investigated. during spinning and solidification, synchrotron radiation light source will be used to study the condensed state structural evolution and its relation to the properties of cellulose fiber, which may provide the theoretic foundation for the development of a novel complex solvent of cellulose and a new green process with high efficient of cellulose fiber.

英文关键词: Cellulose fiber;Ionic liquids;Aprotic solvent;Dissolution mechanism;Condensed state structure

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