纤维素聚合度的测试文献综述

 2022-07-12 13:56:51

1.选题背景及意义

纤维素是地球上最丰富的天然高分子之一[1],纤维素纤维由于有着易染色,抗静电,吸湿透气,穿着舒适等一系列优点,最重要的是它可以被自然界的微生物完全降解,这正好符合现在可持续发展的理念,是一种环境友好型的材料[2]

随着化石燃料的大量使用,这些资源已经出现了匮乏。我们必须要寻找替代这些的新资源,以满足人们的需求。纤维素在自然界中储量是十分丰富的,近年来人们对植物中的纤维素的研究是越来越热门了。因此深入了解植物纤维素的分子结构是十分有必要的。其中对纤维素聚合度的研究是一项十分重要的工作,对聚合度的研究将有利于人们更好的深入了解到纤维素的各项性能指数。

聚合度这一物理量是用来衡量聚合物分子大小的指标。它以重复单元数为基准,即聚合物大分子链上所含重复单元数目的平均值。若以结构单元数为基准,即聚合物大分子链上所含单个结构单元数目。

我们研究的纤维素是不同分子量的同系物的混合物,所以纤维素的聚合度是指其平均聚合度。测定纤维素相对分子质量的常用方法有黏度法[3] 、渗透压法、超速离心沉降法和光散射法等[4] 。纤维素可谓是存在于很多植物中,例如木头,竹子,棉花,麻等。纤维素资源可以说是非常丰富的资源了,它必将成为人们将来研究的一个重要领域。

2.国内外研究现状

2.1国内现状

蒋应梯等[9]利用粘度法法快速测定测定了竹纤维分子的聚合度。在此实验中选择分子聚合度适中的竹纤维素来进行试验。参照国标:粘胶纤维用浆粕粘度的测定 FZ/T 50010.3-1998 中的《特性粘度测定——铜乙二胺溶液法》方法来测定竹纤维素铜乙二胺溶液的相对粘度。利用稀铜乙二胺溶液对竹纤维素样品进行粘度测试,实验通过测定2个竹子品种12个竹纤维素样品的分子聚合度,两次平行实验的测定结果平均误差在0.9%~2.0%,重复性较好。

陈守清等[10]运用乌氏黏度计铜氨溶液法测定棉纤维的聚合度。该实验通过改变纤维素铜氨溶液浓度,乌氏黏度计管径的选择,以及温度的控制,采用甲基橙作为指示剂来完成实验内容。结果表明,当纤维素的浓度过低时,流经黏度计两刻线之间的时间过短,则测定的相对误差偏大;纤维素的浓度过高则测定所需的时间过长,溶液中的氨挥发严重,导致两次平行测定值相差较大,同时溶液中的纤维素易氧化,导致测定结果偏低。此外,铜氨溶液的粘度还受温度的影响,测得的聚合度一般随着温度的升高而降低,所以在实验操作的时候,要严格控制温度,这样才会得到准确的实验数据。实验结果表明了对样品制备方法进行改进后,采用甲基橙或甲基红-亚甲基蓝混和指示剂为指示剂时,纤维聚合度测定结果具有良好的精密度。这种方法可以用于棉纤维聚合度的测定。

宋玉侠等[11]按照GB/T 1548-2004用粘度法测试电工用绝缘纸/纸板的聚合度。实验通过改变乙二胺浓度与铜离子浓度的配比,放置时间,纸浆浓度等一系列因素。实验结果表明,溶解瓶中的少量空气和适当延长摇动溶解时间对纸/纸板的聚合度测试结果影响很小;放置时间增加,聚合度逐渐减小,用铜乙二胺溶液溶解纸浆后应尽快进行聚合度测试;测试不同类型/纸板聚合度时应严格按照 标准要求选择纸浆浓度;铜乙二铵溶液配制方法和打浆转数对聚合度测试结果基本无影响。

易英等[12]用近红外漫反射光谱法测定天然纤维素浆粕聚合度。他们取样了195个天然纤维素浆粕样品,采用GB/T 9107-1999的标准测定其聚合度。对样品采集了相应的近红外漫反射光谱,利用化学计量学偏最小二乘方法(PLS)将聚合度数据与近红外光谱关联,建立模型。其中最优模型相关系数分别为0.980,0.993和0.886,预测均方根误差(RMSEP)分别为147,143和53.结果表明了棉浆粕和木浆粕分类模型预测准确性优于混合模型,并且其预测精密度符合国标(GB)方法要求。此外也说明了用于天然纤维素清洁制浆工艺浆粕聚合度性能指标监控是可行的。

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