论文部分内容阅读
随着化石资源的日益减少,人们对绿色环保意识的重视,如合成纤维、合成薄膜等以此为原料的产品的发展将受到愈来愈大的制约,再生蛋白纤维和再生纤维素纤维良好的生物相容性等众多优良的特性,使其纤维化再生的研究受到人们的重视。本文采用废弃的羊毛纤维和纤维素纤维,分别采用不同的方法对其进行溶解提取,制成不同浓度、不同比例的纯纺丝原液和共混溶液,使用美国TA-1500ex流变仪对以上所得溶液的静态流变性和动态粘弹性分别进行了测试与表征,以质量浓度、剪切速率、温度、共混比、频率等为变量,探究了共混前后溶液流变性质的变化。结果表明:1.不同浓度的纯的角蛋白溶液、纯的纤维素溶液以及二者共混后的溶液,他们的表观粘度都随剪切速率的不断升高而逐渐减小,均属于“剪切变稀”流体。相同的质量浓度下角蛋白溶液的粘度远远小于纤维素溶液的粘度,二者共混后的溶液的粘度介于角蛋白和纤维素溶液的粘度之间。同一振动频率下,随着二者共混比例的不断增大(即角蛋白含量的增大)共混溶液的G’(ω)和G"(ω)逐渐减小,不同配比的羊毛角蛋白与纤维素共混溶液的G’(ω)、G"(ω)均随振动频率ω的增大而升高,但其G’(ω)随振动的变化升高的更为明显,当溶液的G"(ω)开始小于G’(ω)时,二者共混溶液体系内部的弹性特性开始大于黏性特性。然而溶液的弹性过大,会对其可纺性造成严重影响,因此在制备再生纤维的过程中应适当减小剪切速率。不同配比的两者混合溶液的粘弹转变点各不相同。共混溶液的表观粘度在剪切速率超过为40 s-1~60 s-1之间的某个值时,降低的幅度减小,逐渐接近一条直线。2.在一定的温度范围内,随着温度不断增大,角蛋白/纤维素混合溶液表观粘度逐渐减小,当温度达到60℃以后,其表观粘度变化较小,粘度接近一个固定值。随着二者共混比例不断减小,即角蛋白含量减少,其粘流活化能随之增大。因此在纺丝成型过程中,可以将纺丝凝固浴的温度设定为60℃左右,这样不仅能使纺丝过程中的能耗减少,还能使机器的磨损减少,使纺丝溶液的可纺性得到提高。3.随着共混比例的增大,共混溶液的表观粘度呈现出下降的趋势,在羊毛角蛋白与纤维素共混溶液的纺丝成型过程中,为了保持纺丝质量的稳定性,以及使纺丝过程中的能耗减少,机器的磨损减少,选择角蛋白与纤维素共混比例为4:6时,溶液的非牛顿指数为0.489,结构粘度7.543,在所选比例中具有较好的粘弹性。剪切输送溶液的速率应在40 s-1~60 s-1之间,振动频率不超过15Hz,纺丝温度在60℃左右的范围内比较适宜。4.不同混合比例的混合溶液纺制的再生纤维其断裂强力和初始模量各不相同。共混比例增加,所得纤维的断裂强力出现初始阶段先变大而后变小,在二者比例达到4:6时强度最大,而初始模量则随着共混比例增大一直减小。共混膜的起始分解温度均高于纯的角蛋白膜和纯的纤维素膜,随着共混比的增大,起始分解温度呈先增高后减小的趋势,在两者比例为4:6时,制得的再生薄膜热稳定性是这些比例中最好的。再生前后两种原料的大分子构象并没有产生明显改变。