基于离子液体的聚丙烯腈纤维素共混体系溶解与流变性能研究.pdf

第24卷 第 1期 河南工程学院学报 (自然科学版) VoL24．No．1 2012年 3月 JOURNALOFHENAN INSTITUTEOFENGINEERING Mar．2011 基于离子液体的聚丙烯腈 ／纤维素共混体系 溶解与流变性能研究 张瑞民 ，李晓俊 ，程春祖 ，尹翠玉 (1．天津工业大学 改性及功能纤维天津市重点实验室，天津300160； 2．中国纺织科学研究院 生物源纤维制造技术国家重点实验室，北京 100025) 摘 要：采用旋转流变仪对以1．乙基．3一甲基咪唑醋酸盐([EMIM]Ac)为溶剂的聚丙烯腈／纤维素溶液的流变性能进行 了研 究．结果表明，溶液表观黏度随浓度的升高而增大，但随剪切速率的增加而降低，为典型的切力变稀流体；单组分PAN溶液A黏 度最低，单组分纤维素溶液F黏度最大，不同共混比溶液的黏度及对温度的依赖性均介于两纯组分PAN和纤维素Cell之间． 关键词：聚丙烯腈；纤维素；离子液体；流变性能；溶解 中图分类号：TQ342．31 文献标志码：A 文章编号：1674—330X(2012)01—0046—05 聚丙烯腈纤维(PAN)具有许多优 良的性能，在纺织领域应用广泛，是当今世界四大合纤之一…．但是， 腈纶与大多数合成纤维一样，是～种疏水性纤维．一般腈纶纤维的回潮率只有 1％ ～2％，保水率只有6％左 右 ]，吸湿性与保水性差、易产生静电的弊端使其在使用过程中缺少天然纤维的舒适性，影响了其纺丝加工 性能及应用推广．因此，需要对腈纶进行吸湿改性，从而也可使纤维的抗静电性能得到改善．其中，PAN纤维 形态结构的多孔化是提高其亲水性能的有效途径．采用绿色溶剂——离子液体 I4制得聚丙烯腈／纤维素共 混溶液 ]，经过纺丝成形，使PAN为连续相的共混纤维表面有很多纵向拉长的孔洞，纤维截面有放射形孑L洞 分布，可制得环境友好的高吸湿保水性聚丙烯腈纤维 J，该方面的研究尚未有报道． 本研究通过显微镜观察和旋转流变仪对基于离子液体 [EMIM]Ac体系聚丙烯腈 ／纤维素共混溶液的溶 解和流变性能进行了研究，为高吸湿保水性聚丙烯腈纤维的挤出加工和功能改性研究提供了理论基础． 1 实验部分 1．1 实验原料 聚丙烯腈 ：粘均相对分子量90000，中国石化上海石油化工股份有限公司． 纤维素 (Cel1)：聚合度550，新乡化纤股份有限公司． 离子液体：[EMIM]Ac，实验室 自制． 1．2 实验仪器 热台偏光显微镜：日本 OlympusBXS1． 旋转流变仪：德国HAAKEMARS—III模块高级流变仪，选用C35／1。TiL锥板． 1．3 聚丙烯腈／纤维素的溶解与制备 1．3．1 聚丙烯腈／纤维素溶解行为的观测 将共混比为95：5的聚丙烯腈／纤维素溶解在 [EMIM]Ac中，置于载玻片与盖玻片之间，开启氮气保护， 设定温度为30—100oC，观察溶解情况． 1．3．2 聚丙烯腈／纤维素溶液的制备 收稿 日期：2012—02—06 作者简介：张瑞民(1987一)，女，河南濮阳人，硕士研究生，主要从事聚丙烯腈纤维亲水性方面的研究． 通讯作者：尹翠玉(1962一)，女，河南郑州人，教授，博士，硕士生导师．E～mail：yincuiyu@tipu．edu．cn． 万方数据 第 1期 张瑞民，等：基于离子液体的聚丙烯腈／纤维素共混体系溶解与流变性能研究 ·47 · 将聚丙烯腈／纤维素溶解在[EMIM]Ac中，配制质量分数为5％、共混比为 100：0(PAN)、95：5、80：20、 70：30、60：40、0：100(Cel1)的6种溶液，分别标记为A，B，C，D，E，F；在共混比为95：5下配制高聚物质量分数 为5％、10％、12％、15％的共混溶液，分别标记为B，G，H，I，见表 1．搅拌均匀后，常温静置 12h，脱泡待用． 表 1 不同浓度、共混比溶液标记 Tab．1 Labelsofsolutionswithdifferentc