文档介绍：纤维素溶解
陈迎鑫
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一、纤维素简介
二、纤维素的溶解方法
三、ZnO在纤维素溶解于NaOH/Urea水溶液体系中的作用
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纤维素（cellulose）是由葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而 ***氧化合物系列
以N-***吗啉-N-氧化物(NMMO)为例
NMMO极易被氧化，甚至会发生爆炸，在储存和生产中存在一定的危险性。另外，NMMO价格昂贵，％以上方具有经济价值，所得到的纤维价格居高不下。
NaOH／尿素水溶液体系
NaOH∕Urea 水溶液对纤维素的溶解只能在低温下进行，因为温度越低，碱液对纤维素的溶胀作用越大，不但在结晶区之间，而且在结晶区内部也发生溶胀。纤维素和氢氧化钠进行反应，生成物
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[C6H7O2(OH)3·NaOH]N [C6H7O2(OH)2ONa]N + H2O
[C6H7O2(OH)3·NaOH]N 和[C6H7O2(OH)2ONa]N之间可以互相转化。温度越低，纤维素钠[C6H7O2(OH)2ONa]N 越易电离，所以纤维素在低温下容易溶解。
此外，碱液还可以破坏纤维素分子间氢键，尿素在碱液中可以破坏分子内氢键，所以尿素的加入有利于促进纤维素的溶解。
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3、氧化锌在纤维素溶解于NaOH/urea水溶液体系中的作用
纤维素溶解方法及溶解度测试
将（0-%）不同质量分数的ZnO溶解于7%NaOH/12%urea/81%水体系里。把188g溶剂冷却至-13℃。然后加入一定量的纤维素搅拌2分钟，溶解完全以后，在高速离心机下（转速80 00rpm）高速旋转5-10分钟，制得透明均一的纤维素溶液。用水和***清洗不溶解部分的纤维素，在温度为60 ℃真空烘箱里放置24h。即可得纤维素溶解度。
w0为起始纤维素的质量，W1为残留纤维素的质量。
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表征方法
，测定不同温度下纤维素溶解在NaOH/urea水溶液体系谱图，证明纤维素与NaOH之间存在很强的氢键作用。
，证明在此溶液体系中， NaOH、ZnO和纤维素链通过氢键的键合作用形成渠道包合物，Urea以水合形式环绕纤维素分子链。
（TEM）
（DLS）
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实验结果
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实验结果
温度越低，纤维素溶解度越高，主要是因为纤维素钠[C6H7O2(OH)2ONa]N 越易电离，所以纤维素在低温下容易溶解。
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Mη=×104，其溶解度为8%左右，
Mη=×105，%。
分子量越大，溶解性越差。
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结论：与铜氨溶剂相比，采用NaOH/urea/ZnO水体系作为溶剂，制得纤维素溶液更稳定。
% loss
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dabc
，可知温度升高，纤维素与NaOH or ZnO之间氢键作用减弱，， 。
从d和a对比可得，ZnO与纤维素之间的氢键作用比NaOH与纤维素之间相互作用还要强。故加入ZnO 的13C的化学位移向高波数移动。
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NaOH
ZnO
Urea
NaOH/Urea/ZnO/cellulose
从此图可知，当纤维素溶解在NaOH/Urea/水体系中，氢氧化钠和氧化锌的衍射峰消失，而Urea衍射峰保持不变。通过碳谱和广角X衍射，可得：NaOH、ZnO和纤维素链通过氢键的键合作用形成渠道包合物，Urea以水合形式环绕纤维素分子链,存在纤维素与纤维素分子间，起增溶作用。
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（TEM）
图a. NaOH/Urea/ZnO水溶液体系干燥后，NaOH、Urea、ZnO以无规则晶体的形式存在，，当纤维素溶解在NaOH/ Urea/ZnO水溶液体系中，干燥后体系中只存在着许多小管道。这些管道为纤维素分子长链，而NaOH、Urea、ZnO无规晶体消失，进一步证实了上面这一个假设。
13nm
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（DLS）
依据动态光散射法，测得流体力学半径为20nm处分布机率比较大，TEM统计得