Page 110 - 《精细化工》2020年第2期

·312· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

用一次性滴管每间隔 5 min 吸取 MCC/[CmVIM]Cl/ I  I
X /%  110 am  100 （5）
TBAC 溶液于载玻片上，盖上盖玻片，将载玻片固 C-Ⅱ I
110
定在载物台上，观察并记录溶解过程。 式中：X C-Ⅰ 、X C-Ⅱ 分别为纤维素Ⅰ和纤维素Ⅱ的结晶
将待测样品与干燥 KBr 压片处理后，采用 FTIR 度指数值，%；I 200 为纤维素Ⅰ在 2θ=22.5°时结晶区
对原 MCC 和再生 MCC 进行测试，波数扫描范围 的衍射峰强度； I 为纤维素Ⅱ在 2θ=20.8°时结晶
–1
–1
4000~400 cm ，分辨率 4 cm 。 110
区的衍射峰强度； I am 和 I 分别为纤维素Ⅰ在
采用 X 射线单晶衍射仪测试样品的结晶度，Cu am
2θ=18.0°，纤维素Ⅱ在 2θ=16.0°时无定型区的衍射
靶 K α 射线，扫描电流和电压分别为 40 kV 和 20 mA，
峰强度。
扫描速度 5 (°)/min，扫描范围 5°~60°。
1.7 阻燃纤维素复合材料的阻燃性能测试
采用热重分析仪测试样品的热稳定性，取
1.7.1 垂直燃烧的测试
10 mg 左右 MCC 样品置于坩埚中，升温速率为
按照 GB/T 2408—2008 [14] 制成样品条，尺寸为
10 ℃/min，N 2 为保护气体，升温至 600 ℃。
130 mm×13 mm×3 mm。将制备好的样品条置于水平
采用高分辨场发射扫描电子显微镜对样品进行
垂直燃烧测定仪上测试。垂直燃烧实验的检测
观察，将干燥后的样品用导电胶固定在样品台上，
（UL-94）是评定材料燃烧的燃烧等级，垂直燃烧
再对样品的表面进行喷金处理，在 10 kV 的加速电
衡量的等级标准按照防火等级标准可分为：Ⅴ-0（有
压下观察样品的表面形貌。
焰燃烧 10 s）、Ⅴ-1 与Ⅴ-2（有焰燃烧 30 s），其中
1.6 MCC 溶解性能的测试
Ⅴ-0 的阻燃效果最好，其次是Ⅴ-1（无滴落物），Ⅴ-2
1.6.1 再生 MCC 聚合度的测定
（有滴落物）。
再生 MCC 聚合度测定参照 GB5888—1986 [11] ，
1.7.2 极限氧指数（LOI）的测试
用内径为 0.5~0.6 mm 的乌式黏度计测定。
按照 GB/T 2406.1—2008 [15] 将阻燃材料制成
再生 MCC 铜乙二胺溶液的增比黏度由式（1）
100 mm×6.5 mm×3 mm 样品，放置于含氮气和氧气
计算：
的混合气体环境下，设置好实验所需湿度和温度，
t
  2  1 （1） 每一类型样品测试 3 次，取其平均值。LOI 按式（6）
t 1 计算：
式中：t 1 为铜乙二胺溶液流经两刻度线的平均时间，
[O ]
2
s；t 2 为再生 MCC 铜乙二胺溶液流经两刻度线的平均 LOI / % = [O ]+[N ]  100 （6）
时间，s；η 为再生 MCC 铜乙二胺溶液的增比黏度。 2 2
式中：LOI 为极限氧指数，%；[O 2 ]为氧气流量，
再生 MCC 的平均聚合度由式（2）计算：
 mL/min；[N 2 ]为氮气流量，mL/min。
DP  （2） LOI 的评判标准为：LOI<22%，易燃材料；

 

(1 0.29 ) K  22%<LOI<26%，自熄材料；26%<LOI<27%，难燃
式中：η 为再生 MCC 铜乙二胺溶液的增比黏度；K
–4
为 5×10 ；ρ 为再生 MCC 铜乙二胺溶液的质量浓度， 材料；LOI>27%，极难燃材料。
g/L。 2 结果与讨论
1.6.2 MCC 溶解率的测定
用溶解率来衡量 MCC 的溶解性能 [12] ，由式（3） 2.1 MCC 在[CmVIM]Cl/TBAC 中的溶解
计算： 2.1.1 TBAC 含量对 MCC 溶解性能的影响
m 按 1.2 节实验方法，在 80 ℃下，考察 TBAC
溶解率 /%  0  100 （3）
m 含量（以[CmVIM]Cl 质量为基准，下同）对 MCC
式中：m 0 为 MCC 的溶解质量，g；m 为[CmVIM]Cl/ 溶解性能的影响，结果见表 1。
TBAC 的总质量，g。 由表 1 可知，当 TBAC 含量为 8%时，MCC 的
1.6.3 结晶度的测定 溶解率达到最大 5.7%，对应的聚合度为 536，X C-Ⅱ
采用结晶度指数（X C ）来表示 MCC 的结晶程 为 49.2%。而单纯用[CmVIM]Cl 离子液体时 MCC
度，纤维素Ⅰ（X C-Ⅰ ）和纤维素Ⅱ（X C-Ⅱ ）由式（4） 的溶解率仅为 3.9%。随着 TBAC 含量的增加，MCC
和（5）计算 [13] ： 的聚合度和结晶度指数都呈现下降趋势，而溶解率
I  I 先增大后减小。这是因为，适量的 TBAC 提高了体
X C-Ⅰ / %  200 am  100 （4） 系的 Cl ，TBAC 提高了与 MCC 形成氢键的能力，
–
I 200