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我国是全球仅次于巴西及印度的第三甘蔗种植大国,产量较高,资源丰富。甘蔗渣是甘蔗经过压碎和汁液提取后得到的残渣,是甘蔗制糖业的副产物。由于它价格低廉、来源丰富而且可降解,近年来也被广泛应用于制备复合材料。因此,本实验针对甘蔗渣的特点,提取出甘蔗渣中的纤维素,并将其溶解在N-甲基氧化吗啉(NMMO)溶剂中,得到纤维素铸膜液,然后通过相转化法制备了甘蔗渣纤维素膜。目前,国内外对甘蔗渣的应用进行了很多分析研究,但是,利用NMMO工艺法制备甘蔗渣纤维素膜的研究尚未见到相关的文献报道。
首先,利用电子扫描电镜(SEM)、傅立叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)等方法考察了甘蔗渣纤维素膜结构。由SEM图可以看出甘蔗纤维素膜具有非常致密的表皮层和海绵状的多孔支撑层结构。从FT-IR光谱及XRD图谱发现,甘蔗渣纤维素在成膜前后,发生了纤维素的晶型转变,即由未成膜前的纤维素Ⅰ型变为成膜之后的纤维素Ⅱ型。
其次,本文对甘蔗渣纤维素的溶解及成膜性能进行了研究。结果表明,铸膜液浓度对甘蔗渣纤维素的成膜性具有明显的影响;同时还研究了刮膜温度、凝胶浴温度、凝胶浴种类、塑化剂的浓度等实验条件对甘蔗渣纤维素成膜性能的影响,并讨论了在不同制膜条件下制备出的纤维素膜的性能特点,通过对纤维素成膜实验条件的考察总结出了最佳的制膜条件。即在刮膜温度为80℃,凝胶浴温度25℃左右,增塑剂为30%的甘油溶液。
最后,对甘蔗渣纤维素膜的改性进行了初步研究,考察了添加剂对膜的改性影响。实验表明,添加剂CaCO3和TiO2添加量均为0.5%时,使得纤维素膜的表面更加致密,且膜力学性能有所提高。