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沙柳液化产物合成纺丝液及成丝的研究

作　者: 杨爱荣
导　师: 黄金田
学　校: 内蒙古农业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 沙柳液化物纺丝液原丝
分类号: TQ341
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本论文分别以苯酚、乙二醇为液化剂,稀硫酸为催化剂,对可再生的沙柳进行液化,研究了其两种液化产物纺丝液的合成工艺以及原丝的制备工艺,并通过正交实验获得其理想的工艺条件;分析和讨论了沙柳两种液化物纺丝液制备过程以及纺丝固化过程的影响因素,并对原丝性能做了比较,主要结论如下:1.采用极差分析方法对纺丝液合成工艺进行了比较,筛选出液化物合成纺丝液的理想工艺条件为:苯酚液化物;合成温度115℃、合成剂用量5%、升温时间40min;乙二醇液化物;合成温度为70℃,反应时间为10min。2.对于苯酚液化物合成纺丝液,随着合成剂用量的增加,纺丝液黏度增加。两种纺丝液合成体系对温度比较敏感,随着合成温度的升高纺丝液黏度增加,温度过高纺丝液凝结成块不能成丝;温度过低纺丝液合成体系难以反应。在其他合成工艺相同的条件下,苯酚液化物纺丝液随着升温时间的增加,纺丝液的合成反应程度逐渐趋于平缓,合成的纺丝液黏度亦变化不大。乙二醇液化产物合成的聚氨酯随着反应时间加长纺丝液黏度增加,反应时间20min时拉丝较困难,且对原丝性能影响很大。3.对两种纺丝液的FTIR波谱分析得出:苯酚液化物合成纺丝液体系中,在120℃下,六次甲基四胺分解出甲醛与苯酚液化物中的苯环发生加成反应,使得纤维小分子重新联接,纺丝液交联程度提高,进而有利于成丝。乙二醇液化物合成纺丝液体系中,液化物上的羟基不论是醇羟基还是酚羟基都具有较高的反应活性,与MDI异氰酸酯基反应形成大量的化学交联键,生成氨基甲酸酯基。得到了具有可纺性的聚氨酯纺丝液。4.对沙柳液化产物原丝纺制及其固化处理过程影响因素分析发现,苯酚液化物制备原丝时,随着纺丝机收丝辊转速的增加,原丝的拉伸强度、初始模量、断裂伸长率随着拉伸速度的增加而增加,且增加幅度都比较大,拉伸速度每提高1cm3/min,拉伸强度增加24%;模量增加10%;断裂伸长率增加17.5%。拉伸速度越大,纺制的原丝直径越小,拉伸速度每提高1cm3/min,原丝直径下降23%。固化时间在2h以下,原丝的拉伸强度增加较快;超过2h以后,强度增幅较小。拉伸模量与断裂伸长率在固化时间为3h时达到最大值。原丝的拉伸强度和模量随升温速率的增加而先增加后减小,在15℃/h达到最大值;但断裂伸长率却一直增加,且在25℃/h时,增幅达124%。5.原丝制备的理想工艺条件:沙柳苯酚液化物原丝制备的理想工艺条件为:收丝辊转速72r/min,固化时间3h,固化升温速率15℃/h。沙柳乙二醇液化物原丝制备的理想工艺条件为:拉伸速度为6cm3/min,自然风干。6.苯酚液化物制得的原丝拉伸强度、初始模量波动幅度较大。纺丝液黏度相对于乙二醇液化物纺丝液黏度偏小,故拉丝容易,且得到的原丝直径较小,断裂伸长率亦较小。乙二醇液化物制得的原丝力学性能比较稳定,由于聚氨酯材料的高弹性,乙二醇液化物制得的原丝断裂伸长率、拉伸强度较苯酚液化物制得的大,同时成丝后仍然回弹,使得原丝直径较大。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-9
1 引言  9-13
  1.1 木材液化产物的概述及发展现状  9-12
    1.1.1 木材液化研究的方法  9-10
    1.1.2 国内外的木材液化产物应用研究现状  10-12
  1.2 本论文的立题构想、目的意义、研究内容及技术路线  12-13
    1.2.1 立题构想  12
    1.2.2 研究的目的意义  12
    1.2.3 研究内容  12
    1.2.4 技术路线  12-13
2 沙柳液化产物合成纺丝液的适宜工艺条件的确定  13-27
  2.1 试验材料及仪器  13-14
    2.1.1 试验材料  13-14
    2.1.2 试验仪器  14
  2.2 试验方法  14-18
    2.2.1 液化体系  14-15
    2.2.2 纺丝液合成  15-18
  2.3 实验结果与分析  18-22
    2.3.1 初步实验结果  18-19
    2.3.2 结果分析  19-22
  2.4 沙柳液化产物合成纺丝液的影响因素分析  22-26
    2.4.1 苯酚液化物纺丝液的影响因素分析  22-25
    2.4.2 乙二醇液化物纺丝液的影响因素分析  25
    2.4.3 适宜的沙柳液化产物合成纺丝液工艺的确定以及其验证性试验结果  25-26
  2.5 小结  26-27
    2.5.1 纺丝液合成因素对纺丝液的影响  26
    2.5.2 纺丝液合成的理想工艺条件  26-27
3 沙柳苯酚、乙二醇液化产物合成纺丝液的红外光谱分析  27-30
  3.1 试验材料及方法  27-28
    3.1.1 试验材料  27
    3.1.2 试验仪器及方法  27-28
  3.2 结果与分析  28-30
    3.2.1 沙柳苯酚液化产物合成纺丝液的FTIR 分析  28
    3.2.2 沙柳乙二醇液化产物合成纺丝液的FTIR 分析  28-30
  3.3 小结  30
4 沙柳液化产物合成纺丝液原丝的纺制及其固化处理  30-39
  4.1 材料与方法  30-32
    4.1.1 实验材料  30
    4.1.2 实验方法  30-32
  4.2 结果与分析  32-39
    4.2.1 纺丝、固化工艺因素对原丝性能的影响  32-38
    4.2.2 原丝制备的理想工艺参数  38-39
  4.3 小结  39
    4.3.1 纺丝、固化工艺条件对原丝性能的影响  39
5 沙柳苯酚、乙二醇液化产物制得原丝的性能的测试与结果分析  39-43
  5.1 试验材料及仪器  40
  5.2 试验方法  40-42
    5.2.1 纺丝液的制备  40-41
    5.2.2 原丝的制备  41
    5.2.3 两种液化产物原丝性能的测试  41-42
  5.3 结果与分析  42
    5.3.1 苯酚液化物原丝的性能  42
    5.3.2 乙二醇液化物原丝的性能  42
  5.4 小结  42-43
6 结论与建议  43-45
  6.1 结论  43-44
  6.2 建议  44-45
致谢  45-46
参考文献  46-49
作者简介  49

沙柳液化产物合成纺丝液及成丝的研究

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