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。

为了有效地利用纤维素，我们一直在研究制备再生纤维素并改善其性能的新方法。特别是关于纤维素的溶解，我们放弃了现有的溶剂体系，开发了使用乙二胺、肼等和硫氰酸盐的新溶剂体系。使用去年发现的乙二胺/硫氰酸钠溶剂将纤维素制成纤维。首先，调节纤维素的分子量和浓度，使得溶解在该溶剂中的纤维素溶液表现出各向异性(液晶性)，并且通过-20℃至室温之间的温度循环过程溶解纤维素。各向异性是根据去年的流变测量获得的条件实现的。通过将该溶液密封到购买的纺丝喷嘴中，并在用氮气加压的同时将其挤出到凝固水浴中，成功地获得了人造丝状纤维素纤维。将获得的纤维用转速可控制的辊在张力下卷绕，以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3g/d和155g/d，与现有粘胶法得到的人造丝纤维的拉伸强度和弹性模量大致相同。仅就强度而言，结果低于由NMMO/水系统获得的再生纤维素纤维，其声称具有高强度，但估计可以通过优化纺丝条件来改善，这表明了未来的发展方向问题。用透射型电子显微镜观察所得到的纤维，结果表面光滑且呈圆筒状，没有发现原纤化进展的迹象。此外，横截面具有压碎的蜂窝形状，我们认为可以通过改变喷嘴的形状来改变这一点。上述成果在2004年召开的第227届美国化学会暨第53届聚合物年会上发表，并发表在国际期刊Polymer Journal上。