苎麻纤维具有凉爽、透气、抗菌等特性,被誉为“天然纤维之王”.[1]近年来,随着我国棉花缺口的进一步加大和石油等化工资源的日益枯竭,以苎麻纤维为代表的麻类天然纤维日益重要.但是苎麻纤维存在服用刺痒感、上染率低等问题,限制了其发展.苎麻纤维结晶度和取向度高、分子结构紧密,影响染料的渗透,使染料不易上染,造成着色浅、色光萎暗、色牢度差等缺点.为了提高其上染率,先前研究都是以苎麻纤维碱变性为基础进行的一系列改性I2,会加重印染行业的环境污染.NMMO作为一种绿色环保且可回收的纤维素溶解溶剂,主要应用在溶解纤维素行业上.CelineI5l对NMMO溶解棉和木材纤维素进行研究,结果表明:在90℃,φ(NMMO)<65%时可以使纤维均匀溶胀而不溶解.韩金石等问利用Celine的研究成果,用30%的NMMO溶液处理苎麻织物后进行染色,其染色性能得到提高,证明NMMO对苎麻纤维有改性作用.但苎麻纤维在NMMO溶液中的溶胀程度与反应条件的关系及变化规律还未见报道.作者通过高倍电子生物显微镜考察苎麻纤维素在NMMO溶液中的溶胀和溶解现象,并探讨了φ~(NMMO)、反应温度及时间对苎麻纤维溶胀速度和苎麻直径增大率的影响.
1试验
1.1材料及仪器
苎麻纤维(精梳麻条,湖南华升集团),N一甲基吗啉一N一氧化物(NMMO,安徽省沃土化工有限公司1.仪器:Leica,2500高倍电子生物显微镜,在其基座上加上热台.
1.2苎麻纤维素在NMM0水溶液中的溶胀和溶解
配制NMMO水溶液.将苎麻纤维置于载玻片上,用移液管吸取NMMO溶液(1mE)滴于苎麻纤维上,载玻片四周用硅油密封.将载玻片样品置于热台f可控)上,加热到设定温度.同时样品在高倍电子显微镜下通过其摄像系统以固定间隔时间跟踪拍摄,观察苎麻纤维素在NMMO溶液中的溶胀和溶解过程.
1-3苎麻纤维直径增大率的计算
苎麻纤维在NMMO水溶液中的溶胀程度用苎麻纤维直径增大率间接表示,可根据公式[L=(Df/Di一1)×100%,式中:为原始苎麻精干纤维的直径;Df是不同条件下苎麻纤维最大溶胀部分的直径1计算,每次测量在3个部位进行,取其平均值.
2结果和讨论
2.1苎麻纤维的溶胀和溶解
在60~90℃下,采用不同含水率的NMMO溶液对苎麻纤维进行溶胀溶解研究.结果表明:含水率对苎麻纤维的溶解和溶胀可分为3种状态:溶解、溶胀和水溶胀.在60—80℃下,只有溶胀和水溶胀状态.
在90℃下,当q~(NMMO)≥70%时,苎麻纤维在轴向上被迅速切断,并很快溶解在NMMO水溶液中(图1),观察不到明显的溶胀现象,这与其他研究结论相一致.[7-8]该现象表明:在此条件下,NMMO溶液对苎麻纤维有很强的溶解能力;在φ(NMMO)=30%一60%时,出现溶胀现象(图2);当φ(NMMO)~<20%时,溶胀程度同水溶液溶胀效果一样(水溶胀,图3),这表明当溶液中φ(NMMO)低时对苎麻纤维的溶胀作用极小.
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