畢業(yè)論文模板格式(共16頁)

1、北京*大學再生纖維素溶解性能研究北京*大學再生纖維素溶解性能研究封皮(fngp)北 京 * * 大 學材料科學與工程(gngchng) 學院（系） 化工(hugng) 專業(yè) 2007 屆本科畢業(yè)設計（論文）題 目：再生纖維素溶解性能研究 英文題目：The Solubility Investigation of Regenerated Cellulosic Fibers In Metal Complex Solution 學生姓名 張曉曉 班級學號 0340609 指導教師 王政華 2007年 6 月15日前言(qin yn)隨著(su zhe)資源與環(huán)境問題越來越引起了人們的關注。天然纖維素得

2、到(d do)了重視。自然界纖維素年產(chǎn)量約1000億噸，大約有2.5是通過再生途徑制作成纖維等加以利用。纖維素資源十分豐富，纖維素是可再生的自然資源，具有可持續(xù)性；纖維素具有環(huán)保性，可參與自然界的生態(tài)循環(huán)。作為紡織原料的再生纖維素纖維具有優(yōu)良的吸濕性、穿著舒適性，是紡織服裝業(yè)最理想、最有開發(fā)潛力的紡織原料之一。從生產(chǎn)工藝看，目前再生纖維素纖維基本可分為兩類：一類是以粘膠纖維為代表的傳統(tǒng)型生產(chǎn)工藝，這其中包括普通粘膠纖維、高濕模量粘膠纖維、Modal纖維等；另一類是以Lyocell纖維為代表的新型溶劑法生產(chǎn)工藝，包括英國Courtanlds公司生產(chǎn)的Tencel、奧地利Lenzing公司生產(chǎn)的L

3、yocell、 德國的Akzo-Nobel公司生產(chǎn)的Newcell纖維等。從大分子結構看，幾種再生纖維素纖維均是由纖維素大分子構成。摘要(zhiyo)本文研究重點在于金屬配合(pih)物類的纖維素溶劑配制方法，測試各種再生纖維素纖維在這些溶劑中的溶解性能，確定溶液濃度對再生纖維素纖維溶解能力的影響。這些溶劑包括：氫氧化四氨合銅( Cu(NH3)4(OH)2)溶液(rngy)、氫氧化三乙二胺合銅(Cu(C2H8N2)3(OH)2)溶液、氫氧化三乙二胺合鎘(Cd(C2H8N2)3(OH)2)溶液和二氯化三乙二胺合鋅(Zn(C2H8N2)3Cl2)和硫酸三乙二胺合鋅(Zn(C2H8N2)3SO4)溶

4、液。再生纖維素纖維包括：普通粘膠、莫代爾纖維、天絲、竹漿粕纖維、麻漿粕纖維。通過定性實驗得到氫氧化四氨合銅溶液、氫氧化三乙二胺合銅、氫氧化三乙二胺合鎘溶液對上述纖維樣品都有較強的溶解能力，氫氧化三乙二胺合鎘則對各種纖維的溶解能力有較大的差異。而二氯化三乙二胺合鋅和硫酸三乙二胺合鋅溶液對纖維樣品的幾乎沒有溶解能力。根據(jù)定性實驗結果，對不同濃度氫氧化三乙二胺合鎘溶液的溶解能力進行定量分析，比較上述再生纖維素纖維品種溶解性能的差距大小，及其與濃度的關系。關鍵詞：再生纖維素纖維；金屬配合物；氫氧化四氨合銅溶液；溶解AbstractIn this paper, the pivots are the pr

5、eparation of metal complex, and test the solubility of regenerated cellulosic fibers in these solutions. And changes the concentration of these solutions for ascertain the effect of the concentration to the solubility. The solutions include:Cu(NH3)4(OH)2 solution,Cu(C2H8N2)3(OH)2 solution, Cd(C2H8N2

6、)3(OH)2 solution, Zn(C2H8N2)3Cl2 solution and Zn(C2H8N2)3SO4 solution. The regenerated cellulosic fibers include: Rayon, Modal, Tencel, Bamboo pulp Fiber and Hemppulp Fiber. The first we found that the regenerated cellulosic fibers in Cu(NH3)4(OH)2 solution, Cu(C2H8N2)3(OH)2 and Cd(C2H8N2)3(OH)2 sol

7、ution have a strong solubility by qualitative experimentation, and the solubility of these fibers in Cd(C2H8N2)3(OH)2 solution are different. The Zn(C2H8N2)3Cl2 solution and Zn(C2H8N2)3SO4 solution almost dont dissolved these fibers.On the basis of qualitative experimentation, define that quantitati

8、ve measurement the solubility of regenerated cellulosic fibers in Cd(C2H8N2)3(OH)2 solution with different concentration. compare the disparity and analyze the relationship with the concentration.Key words: regenerated cellulosic fibers, cuprammonium, metal complex, dissolve目錄(ml) TOC o 1-3 h z u HY

9、PERLINK l _Toc435031191 封皮(fngp) PAGEREF _Toc435031191 h I HYPERLINK l _Toc435031192 前言(qin yn) PAGEREF _Toc435031192 h II HYPERLINK l _Toc435031193 摘要 PAGEREF _Toc435031193 h III HYPERLINK l _Toc435031194 Abstract PAGEREF _Toc435031194 h IV HYPERLINK l _Toc435031195 第1章文獻綜述 PAGEREF _Toc435031195 h

10、VI HYPERLINK l _Toc435031196 1.1概述 PAGEREF _Toc435031196 h VI HYPERLINK l _Toc435031197 1.1.1粘膠纖維 PAGEREF _Toc435031197 h VI HYPERLINK l _Toc435031198 1.1.2Tencel 纖維 PAGEREF _Toc435031198 h VI HYPERLINK l _Toc435031199 1.2纖維素溶解性能 PAGEREF _Toc435031199 h VI HYPERLINK l _Toc435031200 1.2.1傳統(tǒng)水體系的纖維素溶劑

11、PAGEREF _Toc435031200 h VI HYPERLINK l _Toc435031201 1.2.2新型纖維素溶劑溶劑 PAGEREF _Toc435031201 h VI HYPERLINK l _Toc435031202 1.3溶解法纖維鑒別 PAGEREF _Toc435031202 h VII HYPERLINK l _Toc435031203 第2章實驗部分 PAGEREF _Toc435031203 h VIII HYPERLINK l _Toc435031204 2.1實驗材料 PAGEREF _Toc435031204 h VIII HYPERLINK l _T

12、oc435031205 2.1.1實驗用纖維 PAGEREF _Toc435031205 h VIII HYPERLINK l _Toc435031206 2.1.2實驗儀器 PAGEREF _Toc435031206 h VIII HYPERLINK l _Toc435031207 2.2實驗內(nèi)容和方法 PAGEREF _Toc435031207 h VIII HYPERLINK l _Toc435031208 2.2.1溶劑的配置 PAGEREF _Toc435031208 h VIII HYPERLINK l _Toc435031209 2.2.2纖維的溶解定性實驗 PAGEREF _T

13、oc435031209 h IX HYPERLINK l _Toc435031210 第3章結果與討論 PAGEREF _Toc435031210 h X HYPERLINK l _Toc435031211 3.1金屬配合物溶劑制備 PAGEREF _Toc435031211 h X HYPERLINK l _Toc435031212 3.1.1制備方案1 PAGEREF _Toc435031212 h X HYPERLINK l _Toc435031213 3.1.2制備方案2 PAGEREF _Toc435031213 h X HYPERLINK l _Toc435031214 3.2定量

14、測試 PAGEREF _Toc435031214 h X HYPERLINK l _Toc435031215 結論 PAGEREF _Toc435031215 h XI HYPERLINK l _Toc435031216 參考文獻 PAGEREF _Toc435031216 h XII HYPERLINK l _Toc435031217 致謝 PAGEREF _Toc435031217 h XIII文獻(wnxin)綜述概述(i sh)粘膠纖維(zhn jio xin wi)粘膠纖維是以天然纖維素(棉)為原料，經(jīng)纖維素磺酸酯溶液紡制而成的再生纖維素纖維。在各類化學纖維中是最早投入工業(yè)化生產(chǎn)的纖

15、維，它僅次于纖維素硝酸酯，是最古老的化學纖維品種之一。早在1891年，Cross、Bevan和Beadle等首先制成纖維素磺酸酯溶液鈉溶液，這種溶液粘度很大，因此得名為“粘膠”。粘膠遇酸后，纖維又重新析出。根據(jù)這一原理，在1893年發(fā)展成為一種制備化學纖維的方法，這種纖維叫“粘膠纖維”。到1905年，Muller等發(fā)明了一種稀硫酸和硫酸鹽組成的凝固浴，使粘膠纖維性能得到較大改善，實現(xiàn)了粘膠的工業(yè)化生產(chǎn)。Tencel 纖維Tencel是英國Courtanlds公司生產(chǎn)的Lyocell纖維的商品名稱，在我國稱其為天絲。Lyocell纖維采用的是一種全新的制造工藝，這是再生纖維素纖維生產(chǎn)中的一次重大

16、突破。Lyocell纖維是以N-甲基氧化嗎啉(NMMO)為溶劑，用干濕法紡制的再生纖維素纖維。纖維素溶解性能由于纖維素的聚集態(tài)結構特點，分子間和分子內(nèi)存在很多的氫鍵和較高的結晶度，纖維素即不溶于水也不溶于普通溶劑。研究纖維素的溶劑，特別是新型溶劑，一直是人們長期探索的。傳統(tǒng)水體系的纖維素溶劑氫氧化四氨合銅、氫氧化三乙二胺合銅、氫氧化三乙二胺合鈷（）、二氯化三乙二胺合鋅、硫酸三乙二胺合鋅溶液、氫氧化三乙二胺合鎘、酒石酸鐵鈉等配位化合物體系能夠與纖維素形成配位離子,對纖維素具有溶解能力。其中,氫氧化四氨合銅配位物是最常用的纖維素溶劑,在化學工業(yè)中被用來生產(chǎn)銅氨纖維和測定纖維素的聚合度。纖維素在氫氧

17、化四氨合銅溶液中形成纖維素銅氨配位離子,其溶解反應式為：（ REF _Ref272663539 h 圖 11）圖 STYLEREF s 題注(t zh) 0 SEQ 圖 * ARABIC s 1 1新型(xnxng)纖維素溶劑溶劑(rngj)二甲基乙酰胺( DMAc)分子中存在著電負性高的N原子和O原子，由于N原子和O 原子含有孤對電子，它們易與具有空軌道的原子形成配位鍵。當DMAc與LiCl相作用時，生成Li-O配位鍵，同時生成了Li+(DMAc)X大陽離子。這使Li+與Cl- 離子之間的電荷分布發(fā)生變化，氯離子帶有更多的負電荷，從而增強了氯離子進攻纖維素羥基上的氫的能力，使纖維素與DMAc

18、-LiCl 之間形成了強烈的氫鍵，因而也使纖維素得以以大分子形式存在，得到真溶液，溶解機理如 REF _Ref272663565 h 圖 12。溶解(rngji)法纖維鑒別再生纖維素纖維的化學組成相同，許多性能相近，這給鑒別造成一定的困難。但纖維生成和加工工藝有所不同，導致超分子結構不同，超分子結構要素主要包括結晶度、晶粒大小、結構單元沿纖維軸的取向度等。每一結構要素對纖維的物理機械性能都有一定的影響。使用不同結構因素相結合的方法，可以在很廣的范圍內(nèi)改變和調(diào)節(jié)纖維的物理結構，從而改變纖維的物理機械性能。因此它們必然在性能上有所差異。溶解法鑒別纖維所用溶劑要求，首先對各個纖維溶解能力不一樣，其次

19、是方便制備。傳統(tǒng)鑒別纖維素纖維用的溶劑多為常用(chn yn)無機酸，如鹽酸、硫酸等。見 REF _Ref272663993 h 表 11。表 STYLEREF 1 s 1 SEQ 表 * ARABIC s 1 1 纖維種類60硫酸37鹽酸棉處理5 min后不溶處理5 min后不溶Modal常溫下立即溶解常溫下立即溶解Tencel處理5 min后部分溶解，加熱立即溶解處理加熱3 min后溶解5 min后部分溶解粘膠常溫處理4 min后溶解常溫處理4 min后溶解實驗(shyn)部分實驗(shyn)材料實驗(shyn)用纖維纖維生產(chǎn)廠商樣品編號普通粘膠南京化纖廠RTencelLenzing公司T

20、ModalLenzing公司M麻漿粕纖維吉藁化纖廠MR竹漿粕纖維吉藁化纖廠ZR實驗儀器設備名稱制造廠商SHZ-3()性循環(huán)水泵河南予華儀器有限公司JA5003電子天平上海天平儀器廠設備名稱制造廠商DHG-9053A電熱恒溫鼓風干燥箱上海華連醫(yī)療器械有限公司85-2型恒溫磁力攪拌器上海司樂儀器有限公司P70 坩堝式過濾器長春市玻璃儀器廠實驗內(nèi)容和方法溶劑的配置取6.8g氯化鋅與燒杯中加適量水使其溶解。然后向氯化鋅溶液中加乙二胺，會有白色沉淀生成。但再繼續(xù)添加會溶解。用同樣的方法制備不同濃度的氫氧化四氨合銅溶液，藥品用量如 REF _Ref272663976 h 表 21。表 STYLEREF 1

21、 s 2 SEQ 表 * ARABIC s 1 1 編號CuSO45H2O/gNaOH/g氨水/mL125.08.040.0225.08.060.0325.08.080.0用同樣的方法制備其他濃度的氫氧化三乙二胺合銅溶液，藥品用量如 REF _Ref272663960 h 表 22。表 STYLEREF 1 s 2 SEQ 表 * ARABIC s 1 2 編號CuSO45H2O/gNaOH/g乙二胺/mLH2O/mL125.08.060.00225.08.060.010.0325.08.060.020.0稱取3.88g的CdO與燒杯(shobi)中，加入66.1mL的水，用冰水浴(shu y

22、)冷卻。在緩緩加入33.3ml的乙二胺，邊加邊攪拌。直到溶液透明為止。用同樣的方法(fngf)制備其他濃度的氫氧化三乙二胺合鎘溶液，藥品用量如 REF _Ref272663854 h 表 23不同含鎘量的氫氧化三乙二胺合鎘溶液制備配方 。表 STYLEREF 1 s 2 SEQ 表 * ARABIC s 1 3 編號含Cd質(zhì)量分數(shù)/%CdO質(zhì)量/gH2O/mL乙二胺/g乙二胺/mL13.43.8866.130.033.023.23.6566.330.033.033.03.4266.630.033.042.83.2066.830.033.052.52.8567.130.033.0纖維的溶解定性實

23、驗取五支試管分別做好標記。在五支試管中加入同一種氫氧化四氨合銅溶液。再分別加入10mg的纖維，將只管置于60的恒溫水浴中加熱，觀察溶解情況。結果(ji gu)與討論金屬配合物溶劑(rngj)制備制備(zhbi)方案1氧化鎘為棕紅色的固體，它與乙二胺的反應速率較快。它可以直接與乙二胺溶液反應生成氫氧化三乙二胺合鎘，氫氧化三乙二胺合鎘溶液為無色透明狀液體。乙二胺溶于水是放出大量的熱，為避免乙二胺揮發(fā)損失，該操作應在冰水浴中進行。按表3-3配制溶液，即可得到含30%(質(zhì)量分數(shù))乙二胺及相應含鎘量的氫氧化三乙二胺合鎘溶液。氫氧化三乙二胺合鎘的性質(zhì)穩(wěn)定，配制方法簡單，適合定量溶解。制備方案2氯化鋅和硫酸

24、鋅均為白色的固體，溶于水。在水溶液中加乙二胺，先有白色絮狀沉淀生成，繼續(xù)加乙二胺時，沉淀溶解，為無色透明液體。定量測試 REF _Ref272664088 h 表 31是纖維素樣品在不同含Cd量的Cd(C2H8N2)3(OH)2溶液的失重率。表 STYLEREF 1 s 3 SEQ 表 * ARABIC s 1 1 溶劑編號纖維種類12345ZR93.08%77.53%56.80%54.07%53.10%M89.06%43.45%38.66%33.25%25.5%R88.19%68.64%45.40%16.56%10.50%MR75.31%62.16%46.47%20.89%8.90%T32.

25、76%19.99%16.59%10.76%5.76%圖3-1再生(zishng)纖維素纖維在氫氧化三乙二胺合鎘中的失重(sh zhng)率與Cd含量(hnling)關系曲線為了方便分析比較各纖維在不同濃度下的溶解狀態(tài)，用 REF _Ref272664069 h 錯誤!未找到引用源。數(shù)據(jù)做 REF _Ref272664108 h 圖 31，從圖中曲線可以看出Cd含量對氫氧化三乙二胺合鎘的溶解能力的影響。隨著Cd含量的降低，溶解能力也隨之下降，各纖維之間溶解能力的差距也有變化。其中粘膠纖維隨Cd含量變化的影響最大，Tencel影響最小。這與各纖維的聚合度和結晶度有關。結論(jiln)(1) 所有(suyu)的再生纖維素纖維樣品都溶于較濃的氫氧化四氨合銅溶液(rngy)和氫氧化三乙二胺合銅溶液，它們對纖維的溶解能力與濃度有直接關系。它對纖維的溶解能力和溫度也有一定關系。對各種纖維的溶解能力幾乎相同。(2) 氫氧化三乙二胺合鎘對各種纖維的溶解能力有一些