以離子液體為溶劑的纖維素溶液的流變特性研究.pdf

1、離子液體作為可設計的綠色溶劑在纖維素纖維制備方面具有廣闊的應用前景。本論文以纖維素/離子液體溶液的流變性質(zhì)為研究對象，通過穩(wěn)態(tài)剪切、小幅應變振蕩剪切等測試手段研究纖維素/離子液體溶液位于稀溶液區(qū)、半稀未纏結溶液區(qū)以及纏結溶液區(qū)的流變特性。著重討論了纖維素與離子液體的相互作用形式以及纖維素分子鏈在離子液體中的運動模式，對比了離子液體的結構對纖維素/離子液體溶液體系的流變特性的影響。
　　 首先，我們分別研究了纖維素/[BMIM]C

2、l溶液的ηsp、τ、η0/τ與纖維素濃度的關系，并確定纖維素/[BMIM]Cl溶液的c*為0.5wt％，ce為2wt％。由此濃度范圍從0.1wt％到10wt％的纖維素/[BMIM]Cl溶液被劃分為三個區(qū)域:稀溶液區(qū)、半稀未纏結溶液區(qū)和纏結溶液區(qū):在稀溶液區(qū)，ηsp、τ、η0/τ與c的關系分別為ηsp～c、τ～c0、η0/τ～c:在半稀未纏結溶液體系中則為:ηsp～c2、τ～c、η0/τ～c;在纏結溶液體系中，這些參數(shù)與c的關系分別為:η

3、sp～c14/3、τ～c2.3、η0/τ～c7/3。對照經(jīng)典的標度理論，我們發(fā)現(xiàn)在各溶液區(qū)ηsp、τ、η0/τ與c的關系均符合針對中性高分子/θ溶劑體系的標度理論預測，同時ce與c*的比值僅為4，這也與高分子/θ溶劑體系具有較窄的半稀未纏結溶液區(qū)這一性質(zhì)一致。而對于纖維素/[EMIM][P(OCH3)(H)O2]體系，在濃度范圍0.1wt％到10wt％之間，沒有發(fā)現(xiàn)溶液的重疊濃度，僅確定了纏地位。在半稀未纏結纖維素/[EMIM][P(O

4、CH3)(H)O2]溶液中沒有發(fā)現(xiàn)Zimm模式——Rouse模式轉(zhuǎn)變，雖然基于單鏈的Rouse模型不能很好地描述這些溶液的粘彈性質(zhì)，但是整個半稀體系都還是體現(xiàn)出Rouse模式性質(zhì)，說明流體力學相互作用被大分子鏈之間的相互作用所屏蔽，即大分子之間的相互作用比大分子與溶劑離子的相互作用更強烈。而且，纖維素更容易在[EMIM][P(OCH3)(H)O2]中發(fā)生纏結，纏結程度高于相同濃度的纖維素/[BMIM]Cl溶液2～3個數(shù)量級。這說明，由于