今天，精細(xì)化工原料廠家為大家介紹采用氧化甲基嗎啉制備纖維素膜的工藝及研究成果

在 NMMO 制備纖維素膜工藝中，纖維素在NMMO 的溶解方式有直接溶解法和間接溶解法直接溶解法是先通過(guò)減壓蒸餾的方法將 NMMO 溶劑含水量降到 13% 以下，然后再將纖維素加入 NMMO溶劑中溶解。間接溶解法是將纖維素加入未經(jīng)增濃的NMMO 溶劑中進(jìn)行溶脹，然后再減壓蒸餾脫水。

將與 NMMO 溶液混合的纖維素在 85 ～ 120℃ 下減壓脫水、溶解，以得到較高濃度的纖維素溶液；經(jīng)過(guò)濾、脫泡后，較高濃度的纖維素溶液通過(guò)環(huán)狀口?；颡M縫口模擠出，在低溫水浴或 NMMO 與 H 2 O 混合浴中凝固成形，最后經(jīng)拉伸、水洗、塑化、干燥等工藝制成NMMO 纖維素膜

一、原料的選擇

成膜使用的纖維素漿粕可以是木漿或棉漿，同其他纖維素制品對(duì)漿粕的要求一樣，要求纖維素漿粕雜質(zhì)含量低、分子質(zhì)量分布窄。以 NMMO 為溶劑，以含大量半纖維素和木素的未漂漿為原料，生產(chǎn) Lyocell 纖維，該工藝減少了對(duì)纖維的加工處理過(guò)程，提高了纖維素得率，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)保持了傳統(tǒng) Lyocell 纖維的優(yōu)良特性。

以竹漿粕為原料，NMMO 制備竹基纖維素薄膜，發(fā)現(xiàn)NMMO 制備的竹基纖維素薄膜具有近似原竹纖維的物理性能。

含有木素、半纖維素和鈣、鎂、鐵等離子的慈竹漿為原料，以 NMMO 為溶劑來(lái)生產(chǎn) Lyocell 纖維，研究了用 NMMO 作溶劑溶解竹纖維素的工藝條件，并對(duì)如何選擇制備竹 Lyocell纖維的竹漿原料進(jìn)行了闡述。

用乙醇法制備蔗渣漿，以 NMMO 為溶劑將蔗渣漿纖維素溶解成膜，并對(duì)制得的纖維素膜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了探索。

二、纖維素在 NMMO 中的溶解

纖維素加入 NMMO 中，首先發(fā)生潤(rùn)脹，快速運(yùn)動(dòng)的 NMMO 分子擴(kuò)散進(jìn)入纖維素中，并到達(dá)無(wú)定形區(qū)和結(jié)晶區(qū)的表面。此時(shí)，無(wú)定形區(qū)的氫鍵首先出現(xiàn)變化，纖維素分子間的氫鍵被打開(kāi)并被纖維素和NMMO 分子間的氫鍵所代替。隨著無(wú)定形區(qū)氫鍵的斷裂，NMMO 分子不斷進(jìn)入纖維素的無(wú)定形區(qū)和結(jié)晶區(qū)，并形成潤(rùn)脹化合物，破壞纖維素的超分子結(jié)采用氧化甲基嗎啉制備纖維素膜的研究進(jìn)展構(gòu)，結(jié)晶區(qū)內(nèi)的氫鍵也不斷被打開(kāi)，最終使 NMMO分子無(wú)限進(jìn)入，導(dǎo)致纖維素溶解。

微波 (功率 105 ～ 490 W，頻率 2450 MHz) 對(duì) NMMO溶解纖維素進(jìn)行加熱處理。在纖維素溶解過(guò)程中采用微波加熱能夠大大縮短纖維素溶解時(shí)間，并且能耗也降低

不同濃度的纖維素/NMMO/水體系制膜并測(cè)定了纖維素膜結(jié)晶區(qū)和聚合度，發(fā)現(xiàn)微波加熱的功率為 210 W 時(shí)最有利于纖維素在 NMMO 中的溶解。

吹膜法來(lái)制備纖維素膜，通過(guò)改變吹脹比和拉伸速度得到不同力學(xué)性能的纖維素膜。纖維素膜強(qiáng)度的提高使得纖維素膜可以吹得很薄，從而降低了單位面積纖維素膜的成本。

NMMO 法，分別以水、甲醇、乙醇和由它們配制的雙組分溶液為凝固浴，制備了纖維素膜。研究結(jié)果表明，不同凝固浴制備出的纖維素膜在干態(tài)形貌上差別明顯。纖維素膜的濕態(tài)孔隙率基本不受凝固浴組成影響，而干態(tài)下的致密區(qū)域在水溶脹后呈現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu)?？讖诫S纖維素結(jié)晶度的增大而增大，纖維素結(jié)晶度相當(dāng)程度上決定了濕膜的孔徑，因而對(duì)濕膜平均孔徑影響很大。通過(guò)改變由甲醇和乙醇組成的凝固浴，可分別或協(xié)同地調(diào)控纖維素膜的干態(tài)或濕態(tài)結(jié)構(gòu)。

以 NMMO 為溶劑，采用 L-S 相轉(zhuǎn)化法制備非對(duì)稱纖維素膜。研究結(jié)果表明，隨刮膜速度的提高，制得的纖維素膜的表面平均粗糙度變小，膜表面變平整，孔徑變小，結(jié)晶度增大，縱橫向的取向度有一定程度的增加，水通量及透明度下降，而截留率與拉伸強(qiáng)度增大。

三、NMMO 纖維素膜的成形

以棉纖維為制膜原料，沉浸凝降法制得了具有良好氣體通透性的纖維素膜。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)纖維素濃度為 5%時(shí)，制得的纖維素膜的表觀質(zhì)量好、透明度高。

NMMO 溶解纖維素，并向纖維素溶液中添加無(wú)機(jī)填料來(lái)制備纖維素膜，研究了不同填料種類(lèi)和添加量對(duì)纖維素膜力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，SiO 2 、多孔沸石、CaCO 3和 TiO 2 添加量分別為1. 5%、1. 0%、0. 5% 和 0. 1% (對(duì)纖維素) 時(shí)，制備的無(wú)機(jī)充填纖維素膜的力學(xué)性能較好，添加量為1%的硅烷偶聯(lián)劑處理后的無(wú)機(jī)充填纖維素膜力學(xué)性能更好。采用 NMMO 作溶劑，在纖維素/NMMO溶液中加入有機(jī)黏土 (十二烷基三苯基-磷-云母，C12PPh-mica) 來(lái)改善纖維素膜的機(jī)械性能與氣體阻隔性。研究發(fā)現(xiàn)，加入很少量 (1% ～ 7%) 的有機(jī)黏土就可以達(dá)到很好的效果。