交联卡拉胶纤维的制备

论文摘要

卡拉胶是从红藻中提取的天然高分子多糖,水溶性好,有很好的凝胶性能,本课题组利用卡拉胶优良的凝胶性能已成功制备出卡拉胶纤维。为进一步提高卡拉胶纤维的力学强度,本论文探讨了交联卡拉胶合成的工艺条件及交联卡拉胶纤维的湿法纺丝制备工艺。首先,金属离子能与卡拉胶大分子形成络合物,在卡拉胶分子间形成离子交联结构。实验中分别用不同类型的卡拉胶溶液喷到不同的金属盐溶液中形成纤维,找出最适合纺丝的卡拉胶为1-型,最合适的金属盐溶液为7%的BaCl2溶液。其次,利用卡拉胶大分子上的羟基具有醇羟基的反应性能,分别用环氧氯丙烷、丁二酸酐、顺丁烯二酸酐、均苯四甲酸酐与卡拉胶进行反应,使卡拉胶大分子间生成醚键或酯键的交联。通过实验结果分析,最佳的交联剂为环氧氯丙烷,交联剂加入量为6.25%,反应温度90℃,反应时间2.0h,pH值为10.0,制得的交联卡拉胶纤维机械性能提升。在水相反应体系中,丁二酸酐与顺丁烯二酸酐与卡拉胶的酯化反应效率低,副反应占的比例较高,得到产品的效果差；均苯四甲酸酐与卡拉胶的酯化交联反应基本无法进行,并且在高温水溶液中对卡拉胶起到水解作用。在有机相反应体系中,丁二酸酐与顺丁烯二酸酐与卡拉胶的酯化反应制备出的卡拉胶溶液粘度增加,制备出的纤维强度略有增加,但效果不如环氧氯丙烷交联制备的卡拉胶纤维明显。按照喷丝得出的最佳纺丝条件进行纺丝,制得的卡拉胶纤维强度为12.3cN/tex,断裂伸长率为13.46%,分别为未交联卡拉胶纤维的2.3倍和1.25倍,纤维机械性能得到明显提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第—章 绪论
• 1.1 卡拉胶简介
• 1.1.1 卡拉胶的来源
• 1.1.2 卡拉胶的生产
• 1.1.3 卡拉胶的结构
• 1.1.4 卡拉胶的物理性质
• 1.1.5 卡拉胶的化学性质
• 1.1.6 卡拉胶的应用及发展前景
• 1.1.7 卡拉胶在国内外研究现状
• 1.2 海藻纤维简介
• 1.3 本课题的目的和意义
• 第二章 离子交联卡拉胶纤维的制备
• 2.1 引言
• 2.2 实验仪器及试剂
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 卡拉胶溶液及凝固浴的配制
• 2.3.2 注射器模拟喷丝
• 2.3.3 分析测定
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 卡拉胶纤维在不同凝固浴中的成纤情况
• 2.4.2 卡拉胶纤维的成纤状态观察
• 2.4.3 纺丝条件的选择
• 2.5 本章小节
• 第三章 环氧氯丙烷交联卡拉胶纤维的制备
• 3.1 引言
• 3.2 实验仪器及试剂
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 卡拉胶的交联
• 3.3.2 卡拉胶纤维的湿法纺丝简易制备
• 3.3.3 分析测定
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 形貌特征分析
• 3.4.3 合成条件的确定
• 3.4.4 正交试验优化
• 3.5 本章小结
• 第四章 酸酐交联卡拉胶纤维的制备
• 4.1 引言
• 4.2 实验仪器及试剂
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 酸酐交联卡拉胶纤维的湿法制备方法
• 4.3.2 酸酐交联卡拉胶纤维的有机相法制备方法
• 4.3.3 分析测定
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 形貌特征分析
• 4.4.2 湿法制备的合成条件的确定
• 4.4.3 结果分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 卡拉胶纤维的后处理
• 5.1 引言
• 5.2 实验仪器及试剂
• 5.3 实验方法
• 5.3.1 实验步骤
• 5.3.2 分析测定
• 5.4 结果与讨论
• 5.5 本章小结
• 第六章 环氧氯丙烷交联卡拉胶纤维的机纺
• 6.1 引言
• 6.2 实验仪器及试剂
• 6.3 实验方法
• 6.3.1 卡拉胶纤维的制备
• 6.3.2 卡拉胶纤维的性能测试
• 6.4 结果与讨论
• 6.4.1 形貌特征分析
• 6.4.2 卡拉胶纤维的强度测定
• 6.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的成果
• 致谢