Page 112 - 《精细化工》2020年第2期

·314· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

属于原 MCC 和再生 MCC 中 O—H 的伸缩振动，2902 范围内，在 351℃时，原 MCC 的失重速率达到最大
–1
和 2897 cm 处分别为原 MCC 和再生 MCC 中 C—H （2.6%/min），在温度达 386 ℃后，MCC 基本炭化，
–1
的伸缩振动吸收峰，1050 cm 处为 MCC 分子中吡喃 MCC 结构中大量核苷键断裂，生成易挥发的物质，
–1
环 C—O—C 的特征吸收峰，1360 cm 处为 MCC 分 如 CO、CO 2 、H 2 O 等，致使 MCC 质量损失较大。
–1
子中 O—H 的面内弯曲振动吸收峰，1648 cm 处为 再生 MCC 的失重区移至 262~380 ℃之间，热分解
–1
C==O 的伸缩振动吸收峰，890 cm 处为 MCC 分子 温度降低。在 320 ℃时，再生 MCC 失重速率达到
中 C—H 的面外弯曲振动吸收峰。原 MCC 与再生 最大（1.4%/min）。与原 MCC 相比，再生 MCC 的
MCC两个谱图均存在相似峰位，表明溶解前后 MCC 质量损失率明显缓慢。不完全燃烧的 MCC 残核加
官能团未发生改变，溶解过程未发生衍生化反应， 热会炭化或伴随有芳环化反应，继续升温会生成耐
只是氢键的断裂。证明[CmVIM]Cl/TBAC 体系对 高温的石墨结构 [17] 。经[CmVIM]Cl/TBAC 体系处理
MCC 的溶解是物理过程。 后，MCC 分子内与分子间的氢键减弱，分子规整的
2.2.2 XRD 分析 氢键结构被破坏，MCC 分子结构片段更疏松，致使
图 4 是原 MCC 和再生 MCC 的 XRD 谱图。 稳定性降低。再生 MCC 结构类型一般为 γ-纤维素

和 β-纤维素，聚合度和结晶度均降低，再生 MCC
随温度的升高，热分解更易产生挥发性物质。

图 4 原 MCC 与再生 MCC 的 XRD 谱图
Fig. 4 XRD patterns of original MCC and regenerated MCC

由图 4 可知，MCC 溶解前后结晶结构发生很大 图 5 原 MCC 和再生 MCC 的 TG-DTG 曲线
变化。原 MCC 出现了纤维素Ⅰ的特征衍射峰位， Fig. 5 TG-DTG curves of original MCC and regenerated
MCC
分别为 2θ=16.7°、22.5°、34.3°，表明原 MCC 的晶
型是 3 条长度不一的轴线和一个非直角构成的单斜 2.2.4 形貌分析
晶体，此 MCC 的晶型为纤维素Ⅰ晶型。再生 MCC 对不同 MCC 样品表面形貌进行了 SEM 测试，
在 2θ=12.2°、21.5°出现弱的衍射峰，与原 MCC 相 见图 6。

比，再生 MCC 衍射峰强度明显下降，且峰型平缓，
2θ=34.3°处的衍射峰消失，原因是 MCC 在固化成型
的过程中， MCC 的羟基与去离子水中的质子存在交
换作用。导致 MCC 有部分结晶结构转为无定型结
构，即纤维素Ⅰ转变为纤维素Ⅱ晶型。经 XRD 谱图
分析并计算可得原 MCC 结晶度指数为 74.0%，而再
生 MCC 结晶度指数降至 46.4%。结果表明，MCC
被[CmVIM]Cl/TBAC 体系溶解后，MCC 分子内及分
子间的氢键发生了断裂，结晶度显著降低。原 MCC
的羟基被封闭于分子内，造成与溶剂的可及度降低，
反应活性降低。经[CmVIM]Cl/TBAC 体系溶解后，
结晶度降低，为 MCC 材料的应用提供了便利。
2.2.3 TG-DTG 分析

原 MCC 和再生 MCC 的 TG-DTG 曲线如图 5
所示。 注：a、b—原 MCC；c、d—再生 MCC
图 6 MCC 样品的 SEM 图
由图 5 可知，原 MCC 的失重区在 310~386 ℃
Fig. 6 SEM images of MCC samples