纖維
可制備多種纖維素制品
低溫溶解后的纖維素溶液如何得到更好的應(yīng)用？這恐怕是企業(yè)最為關(guān)注的話題。張俐娜和她的團(tuán)隊也就其實用性展開了深入研究，新型纖維素絲、纖維素膜、纖維素磁性材料、纖維素水凝膠的研發(fā)成功，為纖維素科學(xué)的基礎(chǔ)研究走上材料工業(yè)化道路打下了堅實的基礎(chǔ)。
“利用這種纖維素溶液，我們通過小型中試設(shè)備成功紡出新型再生纖維素絲。它具有圓形截面（類似天絲），以及光滑的表面和優(yōu)良的力學(xué)性能，其抗張強(qiáng)度已接近商品粘膠絲，工業(yè)化生產(chǎn)優(yōu)化設(shè)備后可以大大提高絲的強(qiáng)度。”張俐娜告訴記者，這種無污染、成本低廉、生產(chǎn)周期短的生產(chǎn)再生纖維素絲的新方法，有望取代目前污染嚴(yán)重的粘膠法。
同樣，張俐娜的團(tuán)隊用這種纖維素溶液制備出透明膜、熒光膜和發(fā)光膜。她表示，基于纖維素水體系的親和性，堿土鋁鹽等發(fā)光無機(jī)粒子可均勻分散在纖維素水溶液中。同時，膜成型后該無機(jī)納米粒子可牢固地埋在纖維素基底中形成發(fā)光膜，它在日光照射10分鐘后，可在黑暗中放光10小時，是極具前途的信息材料。這些透明膜和熒光膜在土壤中可完全生物降解，未來同樣可以作為環(huán)保的包裝和特種包裝材料。
“基于纖維素溶解度對分子量和溫度的依賴性，我們還制備出納米纖維素晶須增強(qiáng)的再生纖維素膜。這種膜的強(qiáng)度高達(dá)157MPa，而且具有良好的生物可降解性。”張俐娜補(bǔ)充道。
利用纖維素絲或膜在濕態(tài)下的多孔結(jié)構(gòu)，張俐娜的團(tuán)隊創(chuàng)建了微納孔穴原位合成無機(jī)磁性納米材料的新途徑。在濕態(tài)纖維素絲中通過原位合成制備出含氧化鐵納米粒子的磁性纖維。該磁性纖維素絲具有優(yōu)良的力學(xué)性能、吸收紫外線的能力以及超順磁性。
特別是在600℃下將這種磁性纖維素絲煅燒后，可制出純的氧化鐵纖維狀納米材料，由于其優(yōu)良的電化學(xué)活性和很高的釋放電量能力，氧化鐵纖維狀納米材料可在電、磁功能材料領(lǐng)域發(fā)揮作用。
此外，纖維素鏈具有半剛性特點，“我們利用它作為凝膠孔洞的壁，構(gòu)建高強(qiáng)度、大孔的纖維素水凝膠。由纖維素和羧甲基纖維素制備的大孔水凝膠的吸水能力可達(dá)1000倍，且本身能保持良好的形狀；這種水凝膠在不同溶液中顯示不同溶脹比，同樣可具有智能行為。”張俐娜詳細(xì)介紹了這幾種新型的纖維素制品。
工業(yè)化試驗后推向市場
關(guān)于低溫溶解技術(shù)的大范圍應(yīng)用，第二屆國際纖維素會議主席、日本東京大學(xué)教授S. Kuga(空閑重則)曾評價它為“最容易工業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)”。
據(jù)張俐娜介紹，纖維素低溫溶解技術(shù)正在進(jìn)行工業(yè)化試驗，其中，湖北化纖集團(tuán)有限公司已經(jīng)將纖維素溶液紡出長絲，隨后他們與江蘇海安申菱電器公司合作取得了該項目的初步工業(yè)化試驗成果。在中國工程院相關(guān)院士的建議下，張俐娜的團(tuán)隊目前與唐山三友化纖股份有限公司合作，期待將這項先進(jìn)技術(shù)最終推向市場。
在該技術(shù)的應(yīng)用成本方面，“它的價格略低于粘膠絲的成本，對于紡織企業(yè)在新的技術(shù)與成本投入上也沒有過多的要求。”張俐娜給出這樣的回答，“在NaOH/尿素水溶劑中，纖維素低溫溶解技術(shù)本身的應(yīng)用成本應(yīng)該說比較低，今后在不同紡織企業(yè)的應(yīng)用上如何控制成本，要視企業(yè)的具體情況而定。”
纖維素低溫溶解技術(shù)既低碳環(huán)保又價格實惠，對于它的市場前景，張俐娜十分樂觀，“我國的紡織行業(yè)這么龐大，如果能把生物質(zhì)資源溶解進(jìn)行紡絲織布，那得為國家節(jié)約多少資源呀。”看來，這不僅是一項推動紡織業(yè)技術(shù)革命的新技術(shù)，更是我國紡織行業(yè)在“十二五”期間實現(xiàn)節(jié)能減排、提升產(chǎn)業(yè)發(fā)展的敲門磚之一。
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