基于防火密封应用的纤维素海绵的制备(2)

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3.7阻燃效果分析....15

结论17

致谢18

参考文献19
1 引言 1.1 传统人造海绵简介传统人造海绵的主要成分为：聚氨酯，聚苯乙烯，聚苯乙烯是由苯乙烯单体经自由基缩聚反应制得的高分子化合物。人造海绵具有吸水性好，质地柔软，有较强的力学性能等优点，但是阻燃性能不好，易燃烧；尽管人造海绵为我们生活提供了很多的便利，人造海绵的原料与生产过程所涉及的物质对人类和环境都会产生严重的危害[1] ，同时废弃物难以降解，一般不会加以处理，直接丢弃，这样会对环境造成严重的危害，有悖于环境保护和可持续发展。
1.2 纤维素海绵 1.2.1 纤维素纤维素是天然的奥分子化合分子量一般在 5000-250000 之间。纤维素分子内部含有糖苷键，使纤维素有一定的柔韧性。纤维素分子中含有氢键，这使得纤维素分子极易结晶。纤维素按照原料来分类，可以分为木材纤维素，非木材纤维素和半木材纤维素。固态纤维素共存在纤维素（Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ）五种结晶变体，纤维素Ⅰ，又称原生纤维素如细菌纤维素，是天然纤维素，纤维素Ⅱ是纤维素Ⅰ经过溶液再生或者丝光化后得到的结晶变体，纤维素Ⅲ也称为氨纤维素是将纤维素Ⅰ或者纤维素Ⅱ用液氨或者胺处理后得的结晶变体，纤维素Ⅳ，又名高温纤维素则是将前三种结晶变体的纤维素在极性溶液中通过高温处理得到的新型结晶变体，纤维素Ⅴ是目前研究最少的一种纤维素晶型，主要是因为它是由纤维素Ⅰ或纤维素Ⅱ经38.0wt%~40.3wt%质量浓盐酸处理2~4.5h后再用水再生而得到的结晶变体，实用性不大[2-5]。纤维素目前的主要用途： 1）：纺织工业；主要使用棉类纤维素和麻类纤维素，这些纤维素具有良好的弹性和柔韧性，具有比较好的强度同时这些纤维素的长度比较长。 2）：造纸工业；主要用木材纤维素和草类纤维素，这些纤维素长度比较短，要求纤维素含量不低于 40wt%。同时废纸中的纤维素也可重复利用，经过脱墨，净化处理后强度降低，可以用来制备卫生纸或者包装纸。 3）：加工成化工原料；通过将纤维素发生化学反应，可以得到多种化工产品。例如：纤维素可以与硝化剂发生化学反应生成纤维素硝酸酯，纤维素进行深度水解可以生成葡萄糖，后者可以继续分解得到甲酸等化工产品。
1.2.2 纤维素海绵因为传统海绵的种种弊端，人们开始关注研究以天然植物纤维素为原料的纤维素海绵[6-10]，纤维素海绵易风干，耐用，废弃物在自然环境下即可降解，对环境无污染，等优点，另外纤维素海绵的原料纤维素来源广泛，每年植物可以通过光合作用产生约上千亿吨纤维素[11]，可谓取之不尽用之不竭的宝贵资源[12]。
1.2.3 纤维素的溶解因为纤维素是高分子化合物，传统方法很难将纤维素溶解，这导致了很难将纤维素制造成纤维素海绵，目前溶解纤维素的主要方法有三种，分别是：纤维素黄原酸酯水解法，纤维素醋酸水解法，直接溶解法[12]。纤维素海绵黄原酸酯水解法是目前工业生产中常用的一种方法源]自{751·~论\文}网·www.751com.cn/ ，生产工艺是将纤维素与CS2反应，使得纤维素转化为可以溶解在稀NaOH溶液中的纤维素黄原酸酯 [13]。醋酸纤维素水解法是利用纤维素可以与醋酸在一定条件下可以生成醋酸纤维素（羟基与羧基反应），其主要优点有成品不含硫化物，对环境污染小，成孔剂价格比较低廉，但由于生产需要很长的生产流程，这导致了生产周期长，对原料造成浪费等弊端。直接溶解法是直接将纤维素在低温条件下直接溶解于尿素与NaOH的溶液中，进而生产海绵状纤维素制品，目前这种方法工艺还不稳定，还处于研究中。本次实验采用纤维素黄原酸酯水解法，这种纤维素的制备方法具有生产流程短，生产周期短，成本低廉，产品性能稳定，等特点，并广泛被工厂使用。 1.2.4 纤维素海绵的主要用途纤维素海绵在民用方面与传统海绵用途相同，因为产品有优良的吸水和保水能力所以纤维素海绵可以被作为清洁用品，因为纤维素海绵比较柔软，有弹性所以可以起到缓冲作用用作沙发等生活用品的内添材料。同时，因为纤维素海绵多孔，可以保留大量的空气，空气是热的不良导体，所以纤维素海绵还可以用作保温材料。工业上纤维素海绵可以成为材料的密封件，如泵头密封圈等，同时纤维素海绵通过加入阻燃剂可以加工作为阻燃材料，如船用耐火密封贯穿装置等。