高等学校化学学报 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (2): 349.doi: 10.7503/cjcu20190473
收稿日期:
2019-09-02
出版日期:
2020-02-10
发布日期:
2019-12-31
通讯作者:
张鸿
E-mail:zhang_hong1234@sina.com
基金资助:
YAN Ming,ZHOU Weidong,ZHANG Hong(),SHI Junfeng,ZHAO Yunhe,YE Yongming,GUO Jing,YU Yue
Received:
2019-09-02
Online:
2020-02-10
Published:
2019-12-31
Contact:
Hong ZHANG
E-mail:zhang_hong1234@sina.com
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摘要:
为了提高海藻酸钠(SA)纤维的断裂强度和断裂伸长率, 以丙烯酸(AA)为化学交联组分, SA为离子交联组分, 聚乙烯醇(PVA)为微晶交联组分, 采用湿法纺丝和冻融循环方法制备含有PVA微晶交联点和海藻酸钠/聚丙烯酸(SA/PAA)双网络结构的海藻酸钠/聚丙烯酸/聚乙烯醇(SA/PAA/PVA)复合纤维. 通过流变性能、 力学性能、 红外光谱、 X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)测试研究了交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)含量和PVA微晶交联对SA/PAA/PVA纺丝原液和复合纤维的结构与性能的影响. 结果表明, 当MBA质量分数为0.5%时, 纺丝原液的损耗模量(G″)最小, 可纺性最好, 复合纤维的断裂强度达到2.83 cN/dtex, 断裂伸长率达到9.38%, 比再生SA纤维分别提高了15.98%和38.96%; PVA冷冻之后形成微晶交联点并且PAA和PVA已经复合到体系中; PAA和PVA的加入提高了复合纤维的结晶度; 复合纤维的表面形貌趋于光滑和规整, 纤维断面更加致密.
中图分类号:
TrendMD:
闫铭,周炜东,张鸿,石军峰,赵云鹤,叶泳铭,郭静,于跃. PVA微晶交联和SA/PAA双网络协效增强增韧SA纤维. 高等学校化学学报, 2020, 41(2): 349.
YAN Ming,ZHOU Weidong,ZHANG Hong,SHI Junfeng,ZHAO Yunhe,YE Yongming,GUO Jing,YU Yue. PVA Microcrystalline Cross-linking and SA/PAA Double Network Synergistic Modification of SA Fiber †. Chem. J. Chinese Universities, 2020, 41(2): 349.
Fig.1 Characterization of rheological properties of SA/PAA/PVA blend solution a—g. Loss modulus; a'—g' storage modulus. a, a'. Regenerated SA; b, b'. SA/PAA/PVA, not frozen; c, c'. SA/PAA/PVA, already frozen; d, d'. SA/PAA/PVA, 0.25%MBA; e, e'. SA/PAA/PVA, 0.5%MBA; f, f'. SA/PAA/PVA, 0.75%MBA; g, g'. SA/PAA/PVA, 1%MBA.
Fig.3 Mechanical properties of regenerated SA fiber and SA/PAA/PVA composite fibers treated under different conditions a. Regenerated SA; b. not frozen, SA/PAA/PVA; c. 0.25% MB and already frozen, SA/PAA/PVA; d. 0.5% MBA and already frozen, SA/PAA/PVA.
Fig.5 Fitted IR curves of regenerated SA fiber(A) and SA/PAA/PVA composite fiber(B) (A) a—f. Fitted curves 1—6; g. originaL curve. (B) a—e. Fitted curves 1—5; f. original curve.
Sapmle | Type of hydrogen bond | Structural formula | Peak area | Relative Strength(%) | |
---|---|---|---|---|---|
Regenerated SA fiber | Free hydroxyl | —OH | 3599 | 1.55 | 3.5 |
Intramolecular hydrogen bond | OH…OH | 3442 | 18.33 | 54.2 | |
Four association | 3097 | 5.99 | |||
Intermolecular hydrogen bond | OH…O(in ether) | 3266 | 12.10 | 42.3 | |
OH…π | 3543 | 6.25 | |||
OH…N | 3126 | 0.68 | |||
SA/PAA/PVAComposite fiber | Free hydroxyl | —OH | 3582 | 5.21 | 8.9 |
Intramolecular hydrogen bond | OH…OH | 3403 | 14.85 | 37.1 | |
Four association | 3165 | 6.95 | |||
Intermolecular hydrogen bond | OH…O(in ether) | 3287 | 12.80 | 54.0 | |
OH…π | 3492 | 18.90 |
Table 1 Fractal peak fitting results of infrared spectrum of regenerated SA fiber and SA/PAA/PVA composite fiber
Sapmle | Type of hydrogen bond | Structural formula | Peak area | Relative Strength(%) | |
---|---|---|---|---|---|
Regenerated SA fiber | Free hydroxyl | —OH | 3599 | 1.55 | 3.5 |
Intramolecular hydrogen bond | OH…OH | 3442 | 18.33 | 54.2 | |
Four association | 3097 | 5.99 | |||
Intermolecular hydrogen bond | OH…O(in ether) | 3266 | 12.10 | 42.3 | |
OH…π | 3543 | 6.25 | |||
OH…N | 3126 | 0.68 | |||
SA/PAA/PVAComposite fiber | Free hydroxyl | —OH | 3582 | 5.21 | 8.9 |
Intramolecular hydrogen bond | OH…OH | 3403 | 14.85 | 37.1 | |
Four association | 3165 | 6.95 | |||
Intermolecular hydrogen bond | OH…O(in ether) | 3287 | 12.80 | 54.0 | |
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