海鞘纤维素纺丝液的制备与表征

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1、海鞘纤维素纺丝液的制备及表征学位论文完成日期：指导教师签字：．]翌圣堑答辩委员会成员签字：Z堡垄青岛科技大学研究生学位论文海鞘纤维素纺丝液的制备及表征摘要纤维素所形成的胆甾型液晶具有特殊的螺旋结构，这种结构使它表现出一些特有的光学性能，如：圆二色性、选择性反刺、强的旋光性等。因此，纤维素不仅可以应用在传统的天然纤维材料领域，而且在防伪材料、红外光屏蔽节能材料、彩色电子纸、装潢涂料及多功能显示材料等领域具有广泛的应用前景。本论文选用一种资源非常丰富的被囊类动物一海鞘为原料，从其被囊中提取出纤维素，并将得到的海鞘纤维素用酸水解的方法制

2、各成海鞘纳米纤维素(tunicatecellulosenanocrystal，T-CNs)。用偏光显微镜观察发现T-CNs的悬浮液在一定的临界浓度下可以自发的形成具有优异光学性能的溶致胆甾型液晶(chiralnematicliquidcrystals，N4一LCs)，干燥后的T-CNs薄膜保留了这种N+一LCs结构。T-CNs薄膜具有一定的透明性和韧性，UV-Vis．NIR分析表明T-CNs薄膜对入射光线具有选择性反射，其中对近红外区的反射率可达55％。因此，我们可以将T-CNs研制成为一种红外反射隔热的功能性材料，通过调节其胆甾

3、型液晶的螺距选择性的将热辐射反射到外部空间，从而降低被覆空间或物体的表面及内部温度。由于纤维素的分子内及分子间极强的氢键作用，以及复杂的聚集态结构和高的结晶度，使得纤维素不溶于普通的溶剂，这就制约了纤维紊的应用范围，因此关于纤维素溶剂的选择和溶解的方法，在纤维素工业和基础研究中成为了十分重要的谍题。本文中选用氯化锂／N，N．二甲基乙酰胺(LiCI／DMAc)和离子液体中的1．烯丙基一3一甲基眯唑氯盐(AmimCl)为溶剂，研究了海鞘纤维素的溶解性能，同时对·再生纤维素进行了测试和表征。实验表明这两种溶剂体系均可以在一定条件下溶解纤

4、维紊，制备植物和海鞘的纺丝液，并用纺丝液制备出纤维素的纺丝和再生纤维素薄膜。本论文中首次运用大功率超声波处理海鞘纤维素，制备出LiCI／DMAc体系的纤维素溶液，通过调节超声波功率和处理时间，可快速获得稳定性较好的纤维素溶液。用POM观察海鞘纤维素的溶解过程，可以看出大功率的超声处理可以破坏纤维素分子间氢键，降低结晶程度，增大纤维素与溶剂的接触面积，从而促进溶解。通过FT-IR和XRD分析可知，这两种溶剂体系对纤维素的溶解均为直接溶解，溶解和再生过程无衍生物产生。再生纤维素的结晶度小于原始纤维素的结海鞘纤维素纺丝液的制备及表征晶度

5、，且再生后的纤维素晶型由I晶型转变成II晶型。海鞘再生纤维素薄膜具有良好的偏光性能，可以有效地将自然光过滤为偏振光，有望作为线偏光薄膜应用于光学显示装置或辅助元件等。关键词海鞘纤维素Nt—LCs薄膜纺丝液离子液体LiCl／DMAcPREPARATl0NANDCHARACTERIZATIONOFTUNICATECELLULOSESOLUTIONFORSPINNINGABSTRACTLyotropicchiralnematicliquidcrystal(N+一LC)ofcellulosehasaspecialspiralstructu

6、re，SOthatithassomeuniqueopticalproperties，suchasthecirculardichroism，selectivereflectionandopticalrotationetc．Therefore，cellulosecanbeappliednotonlyinthetraditionalareasasnaturalfibermaterials，butalsohaswideapplicationsinanti．counterfeitingmaterials，reflectivecolore—p

7、aper,painting，displaymaterialsandinfraredreflectancematerials．Inthisthesis，weselectedtunicateasarawmaterialtoextractcelluloseandpreparedtunicatecellulosenanocrystal(T-CNs)byacidhydrolysisprocess．Polarizingopticalmicroscope(POM)observationindicatedthatT—CNssuspensionca

8、nformtheN4一LCsaboveacriticalconcentration．AqueousT—CNssuspensionscanbeevaporatedtOproducesolidsemitransparentT．CNsfilmsthatr