超分子構造を利用した高強度・高弾性率を有する新規セルロース繊維の開発

利用超分子结构开发新型高强高模纤维素纤维

基本信息

批准号：
14750702
负责人：
服部和幸
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Kitami Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

セルロースを有効利用する目的で、再生セルロースの新規調製法および高性能化について取り組んできた。特にセルロースの可溶化に関して、既存の溶媒システムを放棄し、新たにエチレンジアミン、ヒドラジンなどとチオシアン酸塩を用いる新規溶媒系の開発を行った。前年度までに見出したエチレンジアミン/チオシアン酸ナトリウム溶媒を用いて、セルロースの繊維化を行った。まず、本溶媒中に溶解したセルロース溶液が異方性(液晶性)を示すよう、セルロースの分子量、濃度を調節し、-20℃と室温への温度循環工程を経てセルロースを溶解した。異方性発現は、昨年のレオロジー測定から得られた条件をもとに達成された。この溶液を購入した紡糸用ノズルに封入し、窒素ガスで圧力をかけながら凝固水浴中に押し出すことにより、レーヨン様のセルロース繊維を得ることに成功した。得られた繊維は、回転数が制御可能なローラーで張力をかけながら巻き取ることによって、様々な力学物性を持つセルロース繊維を得た。例えば、引っ張り強度および弾性率はそれぞれ、3g/dおよび155g/dで、既存のビスコース法から得られるレーヨン繊維と比較してほぼ同程度のものが得られた。強度のみに関しては、高強度を掲げているNMMO/水系から得られる再生セルロース繊維よりも低い結果であったが、紡糸条件を最適化することによって向上すると推定され、今後の課題として示された。得られた繊維を透過型電子顕微鏡で観察すると、表面は滑らかな円筒状で特にフィブリル化が進行している様子は無かった。また、断面は潰れたハニカム状をしており、これはノズルの形状を変えることで変更可能と考えている。以上の結果は、平成16年に行われた第227回アメリカ化学会および第53回高分子年次大会にて発表し、国際誌Polymer Journalに発表した。

为了有效利用纤维素，我们一直在研究准备再生纤维素并改善性能的新方法。特别是，关于纤维素溶解化，现有的溶剂系统被放弃，并使用乙二胺，肼和硫氰酸盐盐开发了新的溶剂系统。纤维素使用上一年中发现的乙二胺/硫代钠溶剂的纤维素。首先，溶解在该溶剂中的纤维素溶液表现出各向异性（液晶特性），并通过在-20°C到室温的温度循环步骤溶解纤维素。根据去年从流变学测量获得的条件实现各向异性表达。将该溶液密封到购买的旋转喷嘴中，并用氮气施加压力，从而将其挤压到固化的水浴中，从而获得人造丝样纤维素纤维。所得的纤维用张力施加张力，该滚筒可以控制旋转速度，从而获得具有各种机械性能的纤维素纤维。例如，拉伸强度和弹性模量分别为3 g/d和155 g/d，这与从现有粘膜方法中获得的人造丝纤维大致相似。就仅强度而言，结果低于从NMMO/水系统获得的结果，该结果高度寻求强度很高，但据估计，结果将通过优化旋转条件来改善结果，并将其作为未来的挑战。当使用透射电子显微镜观察所得的纤维时，表面是光滑的圆柱形，并且没有纤维化的迹象。此外，横截面处于压碎的蜂窝状的形状，可以通过更改喷嘴的形状来改变。上述结果在2004年第227届美国化学学会和第53届聚合物会议上提出，并在《国际杂志聚合物杂志》上介绍。