三种非衍生化溶剂制备纤维素溶液的特性及再生纤维性能比较研究

【编辑推荐】本研究系统比较了NaOH/Urea/H2O、LiCl/DMAc和[BMIM]Cl/DMSO三种非衍生化溶剂对纤维素的溶解机制（含分子链降解程度对聚合度DP的影响），通过统一去离子水凝固浴条件，揭示了溶剂体系对再生纤维素纤维（含结晶度、分子取向等）结构与力学性能的调控规律，为绿色纤维素加工技术提供理论支撑。

　　

Highlight

材料

纯纤维素粉（α-纤维素，粒径50μm）、氢氧化钠（NaOH，99%）、尿素（99%）和氯化锂（LiCl，99%）购自国药化学试剂有限公司（上海）。N,N-二甲基乙酰胺（DMAc，99.5%）、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（[BMIM]Cl，99%）和二甲基亚砜（DMSO，99.8%）购自上海阿拉丁生化科技有限公司。实验室自制去离子水，所有化学品均直接使用。

不同非衍生化溶剂中纤维素的溶解特性

为实现纤维素高效溶解并获得适合纺丝的粘稠溶液，本研究选用NaOH/Urea/H₂O、LiCl/DMAc和[BMIM]Cl/DMSO三种溶剂进行溶解实验。图1(a)展示了纤维素分子链在溶胀溶解过程中的结构变化：溶剂分子通过破坏氢键网络渗透至纤维素结晶区，促使分子链解缠结。其中[BMIM]Cl/DMSO体系溶解的纤维素溶液粘度高达81.3Pa·s，展现出优异的溶液稳定性。

结论

通过三种溶剂体系溶解纤维素的对比研究发现：LiCl/DMAc和[BMIM]Cl/DMSO体系不仅能保持溶液良好粘度，在去离子水凝固浴中形成的再生纤维更具备优异的力学性能。研究证实，除溶剂结构特性外，溶解过程中纤维素分子链的降解程度（即聚合度DP下降）对再生纤维强度具有决定性影响。该发现为绿色纤维素加工技术的工艺优化提供了重要理论依据。