Page 123 - 《精细化工》2023年第2期

第 2 期 董孝通，等: 乙醇再生微晶纤维素的分级及其结构表征 ·345·

m 150 μm，表面较光滑。从图 1b~d 可知，经无水乙醇
y /%  2  100 （1）
m 1 分级后得到的再生微晶纤维素 PRC、SRC 及 TRC
式中：y 为分级再生微晶纤维素收率，%；m 2 为分 呈现出表面粗糙的再生纤维组成的多孔网状结构
级再生微晶纤维素的质量，g；m 1 为溶液中加入微 （图 1b~d），表明分级再生对微晶纤维素的形貌有较
晶纤维素的质量，g。 大的影响。这是由于纤维素的再生是纤维素溶解液与
聚合度（DP）：参考 GB/T 1548—2016 测定样 凝固浴进行组分交换以及纤维素分子的重新排列的
品的聚合度。由乌式黏度计分别测得微晶纤维素溶 过程，易形成较为粗糙的纤维表面并产生孔洞结构 [13] 。
液流出时间（t 1 ）和 0.5 mol/L 铜乙二胺溶液流出时
间（t 0 ），平行测定 3 次，根据公式（2）计算相对黏
度（η r ） [11] 。通过 η r 值查阅 GB/T 1548—2016 中的
附表得到特性黏度（[η]′），通过公式（3）计算聚合
度，结果为 3 次结果平均值±标准偏差，分析数据中
用平均值。
t
  1 （2）
r
t 0
DP=156[η]′ （3）

2 结果与讨论

图 1 MCC（a）、PRC（b）、SRC（c）和 TRC（d）的
2.1 分级微晶纤维素的聚合度及收率 SEM 图
以无水乙醇为再生溶剂，对微晶纤维素进行分 Fig. 1 SEM images of MCC (a), PRC (b), SRC (c) and
级再生，分别按式（1）和式（3）计算得到不同产 TRC (d)

物的收率及聚合度，结果如表 1 所示。由表 1 可知， 2.3 FTIR 分析
随着分级次数的增加，再生微晶纤维素的收率逐渐降 微晶纤维素原料及分级再生微晶纤维素的
低，PRC 的收率为 47.75%，SRC 的收率降至 19.62%， FTIR 谱图如图 2 所示。
TRC 的收率仅为 3.25%。从表 1 还可看出，微晶纤
维素的聚合度为 203，随着分级次数的增加，再生
微晶纤维素的聚合度呈下降趋势，TRC 的聚合度降
至 77。这可能与不同结构微晶纤维素在溶液中的溶
解度有关，NaOH/尿素对于低聚合度的纤维素溶解
能力较强，对高聚合度的纤维素分子溶解度较低 [12] ，
加入无水乙醇时高相对分子质量（简称分子量）微
晶纤维素先析出，而低聚合度的微晶纤维素分子量
小，分子间作用力弱，当无水乙醇用量较大时破坏
溶剂体系才析出。
图 2 MCC 与 PRC、SRC、TRC 的 FTIR 谱图
表 1 微晶纤维素及分级再生微晶纤维素的收率及聚合度 Fig. 2 FTIR spectra of MCC and PRC, SRC as well as TRC
Table 1 Yield and polymerization degree of microcrystalline
–1
cellulose and graded regenerated cellulose 由图 2 可知，3700~3000 cm 处为纤维素中—
样品 MCC PRC SRC TRC OH 键的伸缩振动峰，是纤维素的特征峰；2900 cm –1
收率/% — 47.75±3.94 19.62±1.08 3.25±0.24 处为纤维素骨架的 C—H 键伸缩振动峰；1641 cm –1
DP 203±3 196±4 162±3 77±2 处为纤维素吸收水分所产生的吸收峰 [14] ；1050~
–1
注：“—”代表无数据。 1030 cm 处为 C—O—C 键的伸缩振动峰；895 cm –1
处为 β-糖苷键的特征峰。从图 2 可以看出，分级再生
2.2 微观形貌分析 –1
后微晶纤维素的羟基伸缩振动峰从 3342 cm 移到
通过 SEM 观察了不同分级再生微晶纤维素的 3448 cm ，表明微晶纤维素再生后伯羟基、仲羟基
–1
微观形貌，结果如图 1 所示。从图 1a 可以看出，原料 形成的氢键强度降低，结晶度降低 [15] 。1430 cm 处为
–1
微晶纤维素具有棒状短纤维结构，长度为 120~ —CH 2 键的对称弯曲振动吸收峰，为纤维素Ⅰ的结