决定再生纤维素材料性能的关键结构及调控方法

It's convinient,rapid,and "green" to prepare regenerated cellulose materials with ionic liquids, but the mechenical properties of the materials, especially the toughness, are often poor. In-depth understanding the structure of regenerated cellulose is the starting point towards better mechenical properties. Two novel concepts: internal stress and surface polarity of crystalline particles, are introduced into the structure model of regenerated cellulose for improvements. Comprehensive and in-depth studies on the method of preparing regenerated cellulose with ionic liquids will be carried out in order to produce the following results: proving the existence of internal stress in regenerated cellulose, establishing method to determining the internal stress for it, clarifying the structure evolution during the preparation of regenerated cellulose with ionic liquids, screening the structure parameters for those deciding the mechanical properties of regenerated cellulose, designing and verifying the methods to control the structure and properties of regenerated cellulose, at last creating a new structure model for regenerated cellulose, making the knowledge more scientific, and pushing the preparation technology developing further.

用离子液体制备再生纤维素材料具有方便、快捷、"绿色"的优点，但是材料的力学性能，尤其是韧性，却往往比较差。透彻地了解再生纤维素的结构，是改善其力学性能的基础。针对其结构问题，引入两个新概念：内应力结构和晶粒表面极性结构，以完善对再生纤维素结构的认识。拟细致地研究用离子液体制备再生纤维素时的结构演变过程，期望取得以下成果：证明内应力是再生纤维素材料的重要结构参数；建立表征再生纤维素内应力大小的实验方法；阐明离子液体法制备的再生纤维素材料的结构演变过程；找出对再生纤维素材料力学性能有重要影响的结构参数；建立再生纤维素材料结构与性能的控制方法；最终建立新的再生纤维素材料的结构模型。本项目有利于更加科学地认识再生纤维素的结构，并推动再生纤维素制备技术的发展。

离子液体新溶剂法制备再生纤维素材料时，材料力学性能往往不理想，尤其是韧性比较差，因此开展了再生纤维素的条件、结构、性能关系研究。研究了以下内容：纤维素羟基和离子液体的相互作用、纤维素凝胶的结构、凝固剂对再生纤维素结构与内表面极性的影响、纤维素凝胶的力学和流变性质、凝固条件与再生纤维素结晶结构的关系、再生纤维素膜的力学性能与制备条件的关系、抑制溶解再生过程中纤维素降解的方法等。.取得的重要结果有如下两项：1. 发明了一种抑制纤维素降解的新方法。将离子液体用弱碱性阴离子树脂进行中和处理，可以大大减轻纤维素在离子液体中的降解。2. 发现了一种改善再生纤维素材料力学性能的新方法。控制凝固浴的浓度和干燥时的环境湿度，在显著提高再生纤维素材料的韧性的同时，还能提高其强度。.本研究通过实验证明：1. 在离子液体中，纤维素降解的原因主要是酸性杂质。2. 凝固和干燥两个制备环节对再生纤维素材料的力学性能有重要影响。.这些成果使人们对离子液体体系的特点认识更加清晰，对制备性能更加优良的再生纤维素材料能够起到积极的促进作用。