太原理工大学
硕士学位论文
阻燃纤维素功能材料的研究
姓名：刘鹏
申请学位级别：硕士
专业：@
指导教师：戴晋明
20100409
阻燃纤维素功能材料的研究
摘要
再生纤维素材料以其来源丰富、绿色环保的特性得到了广泛应用。然而纤维素遇火极易燃烧，极大地限制了其在生活、工业等领域的使用。因此各种阻燃剂被用来制备阻燃纤维素材料。对纤维素材料的阻燃改性，特别是结合环境友好特点采用无卤、低毒、低烟雾、高效的阻燃剂成为研究领域中的热点之一。
本文选用氢氧化钠/硫脲/尿素/水溶液作为纤维素的溶剂，通过分析纤维素在NaOH/尿素/硫脲/水溶剂体系中的溶解机理，研究了NaOH、尿素、硫脲的浓度以及温度对溶解性能的影响，得到该体系下纤维素的最佳溶解条件为：NaOH质量分数8%、尿素质量分数8%、硫脲质量分数6%、溶液预冷温度-10℃以下。
采用环境友好的纳米SiO2和N-P阻燃剂，通过共混法制得阻燃纤维素膜。应用极限氧指数测试、水平燃烧实验及热重分析测试对阻燃纤维素的阻燃性能和热性能进行探讨和研究。
极限氧指数测试结果表明，当纳米SiO2的添加量达到6%以上，N-P 阻燃剂的添加量达到9%以上时，制得的阻燃纤维素膜的极限氧指数大于28，达到了极限氧指数的相关阻燃标准。
水平燃烧实验结果表明，当纳米SiO2的添加量为15%，N-P阻燃剂的添加量15%时，阻燃纤维素膜可以达到国家标准《塑料燃烧性能的测定—水平法和垂直法》(GB/T2408-2008)的HB等级。
对阻燃纤维素膜的热分解机理研究表明,纳米SiO2的加入吸收了一部分热量，延缓了纤维素的分解，使其进一步脱水形成较多的脱水纤维素，进而炭化，使残余炭量增加，并能够提供有效的阻隔功能，延缓挥发性降解产物的逸出，提高了纤维素材料的热稳定性能。加入的N-P阻燃剂受热分解，促进纤维素提前炭化脱水，夺取纤维素中的氢和氧，生成磷酸、偏磷酸、聚偏磷酸，从而起到阻燃的作用。阻燃纤维素膜的残留质量较未加阻燃剂的纤维素膜残留质量提高了14%。残炭在纤维素膜表面形成绝热炭层，能进一步减少纤维素的热降解，并能隔绝氧，起到阻燃作用。通过对两种阻燃剂阻燃机理及阻燃效果的对比，发现纳米SiO2阻燃剂的阻燃效果好于N-P阻燃剂。
关键词：再生纤维素；纳米SiO2；N-P阻燃剂；阻燃性能；纤维素膜
STUDY ON FLAME RETARDANT
FUNCTIONAL CELLULOSE MATERIALS
ABSTRACT
Cellulose is one of the most important representatives of biopolymers, on account of its advantages such as availability in vast quantities, biodegradability and so on. However, cellulose’s low flammability confines its using conditions greatly. Therefore, various flame retardants are used to produce flame retardant cellulose materials. Flame-retardant modifications on regenerated cellulose materials, especially by employing non-halogen containing, little toxic, little smoke and high effective flame retardants is one of hot research pots.
NaOH /urea /thiourea aqueous solution is adopted as the solvent of cellulose, because of its easy availability and low pollution on environment. The dissolution mechanism of cellulose in NaOH /urea /thiourea aqueous solution and the influences of different concentration of NaOH, urea and thiourea are studied. The best dissolving conditions are concluded as 8% NaOH，8% urea，6% thiourea，solution precooling temperature below -10℃.
In the case of environmental protection, Nano-SiO2 is used as the flame retardant，as well as the N-P flame retardant. The flame retardant cellulose membranes are prepared by blending-method. The combustion properties of cellulose membranes are studied by Limit Oxygen Index (LOI) and the
horizontal burning experiments; the thermal properties of the membranes are tested by thermogravimetric analysis (TG).
The Limit Oxygen Index results indicate that, when the addition amount of Nano-SiO2 comes to 6%, while N-P flame retardant comes to 9%, the cellulose membranes can reach the flame-retardant standard (LOI≥28); the horizontal burning experiments show that when the addition amount of Nano-SiO2 comes to 15%, while N-P flame retardant comes to 15%, the cellulose membranes can reach the HB class，according to Plastics-Determination of burning characteristics-Horizontal and vertical test; thermogravimetric analysis indicate that the stabilities of the regenerated cellulose membranes are improved after adding flame retardants to cellulose. By comparing the mechanisms and effects of the flame retardants, Nano-SiO2 is more efficient than the N-P flame retardant.
KEY WORDS: regenerated cellulose, nano-SiO2, N-P flame retardant, flame retardant properties, cellulose membrane
第一章文献综述
引言
火灾事故是现代社会危害较大，发生较频繁的一类灾害，据近年统计资料显示，我国几乎每年都会发生有人员伤亡和建筑损毁的火灾事故，火灾的发生给国民经济建设和人民生命财产安全造成严重的损失和极大的危害。预防火灾，成为当今人类社会安全的一个重要课题。随着当今科学技术水平的不断进步和人们消费水平的逐步提高，对纤维及其制品的需求量和其使用性能的要求都不断提高[1]。现在工农业和人民生活中广泛采用的纺织材料，绝大多数在空气中是可燃和易燃的，近几十年来各国所发生的火灾，相当大一部分是由纺织材料被引燃而导致的，严重威胁着人民群众的生命财产安全。因此，各国对纺织材料的阻燃处理给予极大的重视，阻燃材料的研究与开发，成为预防并减少火灾的重要而有效的积极举措之一。
再生纤维素材料以其来源丰富、良好的力学性能、优异的吸湿性和生物降解性等优良特性，在纺织工业中得到了广泛地应用和发展[2]。目前再生纤维素纤维生产方法大多还是采用传统的粘胶法生产工艺，不但生产流程长，能源消耗大，生产成本高，而且在生产中会释放出大量有毒的CS2和H2S气体，给人们的身体健康造成了巨大的伤害，同时，产生了大量的酸性和碱性废水、废液、废渣，给人类赖以生存的环境造成了巨大的污染，破坏了生态平衡[3]。目前一些发达国家的部分粘胶纤维生产厂商纷纷减产、停产或转产。因此，开发对环境友好型非粘胶法纤维素纤维绿色生产工艺受到了国内外专家的普遍关注[4-6]。
由于纤维素容易燃烧和热降解的特性，又极大地限制了其在生产生活中的应用，对纤维素进行阻燃改性成为当前纤维素研究的重要课题。随着对于纺织品阻燃剂的阻燃性能、多功能性、环保性和耐久性的要求日益提高，近年来各国均在寻求开发无卤、无毒、无烟、低污染、低腐蚀的阻燃剂，高效多功能复合阻燃剂和无机环保阻燃剂[7]。
作为一种具有一定规模的工业，阻燃剂和阻燃材料的生产和应用，可以认为始于本世纪50-60年代，并在70年代初至80年代中期得到蓬勃发展，现在则进入了一个比较稳定和日趋成熟的、与高新技术相结合的发展时期[8]。我国的阻燃技术方面虽然起步较晚，但发展较快，对于阻燃材料的开发和应用比以前更加重视，我国的阻燃标准和法规
也日趋完善，纺织品的阻燃标准和法规的逐步建立和完善[9]，进一步促进了阻燃纺织品的研究、开发和应用，以满足各领域的需求。
1.1纤维素材料概述
1.1.1纤维素的结构与性能
纤维素是资源最为丰富的天然高分子，是可再生的有机资源。在植物界中纤维素的总量约达26×1011吨。据估计，全世界每年可生产纤维素1000亿吨，但目前仅有200万吨纤维素用于纤维素纤维生产，占总产量的0.002%。
作为一种天然聚合物，纤维素的分子量是多分散的，用NaOH溶液在不同浓度和不同温度下处理纤维素，根据纤维素在特定条件下的溶解度，可以将纤维素分级为：α-纤维素，β-纤维素和γ-纤维素。α-纤维素聚合度大于200，β-纤维素聚合度为10-200左右，而γ-纤维素聚合度小于10。α-纤维素含量表示纤维素的纯度，指20℃下不溶于质量分数17.5%或18%的NaOH溶液的纤维素部分，而将萃取碱液用醋酸中和沉淀出的部分定义为β-纤维素，残留在中和溶液中未沉淀部分定义为γ-纤维素[10]。
图1-1纤维素的化学结构式
Fig 1-1 Chemical structure of cellulose
从化学结构上看，纤维素是由D-吡喃式葡萄糖基通过β-1,4糖苷键相互连接起来的高度取向、高度结晶的线性高分子化合物，如图l-1所示，其化学式为(C6H10O5)n，由含碳44.44%、氢6.17%、氧49.39%三种元素组成。从空间构象上看，纤维素的D-吡喃式葡萄糖基为椅式构象。在这种结构中，β-D-葡萄糖环中的所有取代基均处于平伏位置，这样使得纤维素成线型，具有很好的拉伸为纤维的性能。在这种结构中，功能基-OH在纤维素链上呈平伏状态，它们沿着纤维素分子平伏着向外伸出，这就使纤维素的-OH很容易获得氢键[11]。
X-射线研究表明天然纤维素是部分结晶的高分子化合物，其结晶结构分结晶区和非
结晶区，结晶度达到70%。纤维素的超分子结构，就是形成一种由结晶区和无定形区交错的结合体系。如图1-2，纤维素的超分子结构可以用一种“缨状微束”模型来描述。从图上看，结晶部分是由折叠链构成的，而非晶区分子排列不整齐，较松弛，但其取向大致与纤维轴平行，这部分也称之为无定形区。从结晶区到非晶区是逐步过渡的，无明显界限，一个纤维素分子链可以经过若干个不同的结晶区和无定形区。在结晶区内，氢键使链状纤维素分子排列成很有次序的结构，链间氢键键能高，分子间结合力强，因而对纤维素的诸如强度、熔点等性能贡献大；在非结晶区，纤维素分子链取向较差，分子排列无序，分子间距离较大，密度低，且分子间氢键结合数量少，使得众多游离的-OH 更易同其他分子以氢键结合，故非晶区对纤维强度、熔点等性能的贡献小。
(a)聚集态结构中的侧序分布 (b)缨状微束图象
图 1-2纤维素的微观结构
Fig 1-2 Microstructure of cellulose
1.1.2再生纤维素纤维
再生纤维素纤维，以其独特的光泽、良好的悬垂感、天然透气性、抗静电性，受到人们的青睐。目前生产再生纤维素纤维从生产工艺上看基本可分为两类，一类是传统的粘胶法和铜氨法生产工艺，其产品主要有普通粘胶纤维、高湿模量粘胶纤维、Modal纤维、铜氨纤维以及强力纤维等；另一类是新近发展的新溶剂法生产的纤维。
粘胶纤维是再生纤维素材料中应用最为广泛、最具代表性的一种，它是以天然纤维素（浆粕）为基本原料，经纤维素黄酸酯溶液纺制而成的再生纤维素纤维。1891年，克罗斯(Cross)、贝文(Bevan)和比德尔(Beadle)等首先制成纤维素黄酸钠溶液，由于这种溶液的粘度很大，因而命名为“粘胶”。粘胶遇酸后，纤维素又重新析出，根据这个原理，在1893年发展成为一种制备化学纤维的方法，所得到的再生纤维素纤维就是人们至今一直应用的粘胶纤维[12-15]。到1905年，穆勒(Muller)等[16]发明了一种稀硫酸和硫酸盐组成的凝固浴，用这种方法得到的纤维具有很好的光泽、弹性和强度，从而真正实现了粘胶纤维的工业化生产。
粘胶纤维仅迟于纤维素硝酸酯纤，作为再生纤维素纤维的最重要的代表，是纤维素中产量最大、品种最多的化学纤维品种之一。根据纤维的结构和性能的不同，粘胶纤维又分成为普通纤维、高湿模量类纤维、强力纤维、特种纤维。从服用的角度看，粘胶纤维的主要优点是吸湿性强、染色性好、发色性好、不易产生静电、可纺性好、能与各种纤维包括天然纤维及化学纤维混纺和交织。粘胶纤维的耐热性较好，因为这些纤维不具有热塑性，不会因温度升高而发生软化、粘连及机械性能的严重下降。但其主要缺点是易燃、湿强低、易伸长、弹性差、塑性大、伸长回复率低、湿膨胀大、耐酸性差，影响了它的应用范围[17]。
1.2阻燃纤维素纤维的发展现况
由于纤维素容易燃烧的特性，极易着火燃烧引发火灾，造成人身伤亡和财产损失，使其在生活、工业等领域的使用受到极大的限制，对粘胶纤维进行阻燃改性，以获得阻燃性能良好的阻燃纤维素纤维一直是纤维改性研究的重点课题之一[18-20]。我国从五十年代棉织物阻燃整理以来，随着安全防火要求日趋规范化，化纤、纺织品阻燃技术发展到了一个新阶段。阻燃粘胶纤维的发展亦成为重要课题。长期以来国内外科研和技术工作者对粘胶纤维的阻燃改性做出了大量的研究，取得了一些不错的成绩。阻燃改性的方法有涂层法、共混法和共聚法。目前研究较多、已经工业化生产的阻燃粘胶纤维主要是采用添加阻燃法，即在粘胶原液中共混添加磷-氮类阻燃剂、卤素阻燃剂、聚硅酸盐类阻燃剂、磷酸酯类阻燃剂[21-25]等等。
1.2.1国外研究现状
国外对阻燃纤维素纤维的研究早于国内，在二十世纪七十年代初，科学家们就开始了阻燃粘胶纤维的研究。现已进行过许多的尝试，各种各样的阻燃方法，如应用水溶性盐、脲磷酸盐、磷卤素化合物等都己进行过广泛的研究，与此同时，如进行表面处理或在纺丝前将阻燃剂添加共混到纺丝原液中去的方式等也都进行了研究，这些添加剂包括烷基或芳基膦酸衍生物、聚膦酸酯及磷腈聚合物。
其中具有代表性的有瑞士Sandoz公司的Sandoflam5060[26]焦磷酸酯类有机化合物，其被认为是用于再生纤维素最有效的添加共混型阻燃剂之一。该阻燃剂为白色结晶固体，纯度可达到99%以上，完全不溶于水。需将该阻燃剂和分散剂经过研磨后的水悬浮液，加入粘胶原液中进行纺丝，可制得阻燃粘胶长丝、短纤等。阻燃剂的添加量要求在15%以上，阻燃粘胶纤维的极限氧指数大于27，并具有良好的可纺性。芬兰的Manfres Riedel[27]等人研制了用(NPCl2)n与二元醇反应制得阻燃剂，阻燃剂在充分搅拌下连续或间歇加入粘胶溶液，且阻燃剂应溶在适当的有机溶剂中，最好是与水不混溶的溶剂。阻燃剂是(NPCl2)n与HO-R-OH在惰性有机溶剂且有酸性粘合剂的存在下，最好在无水的环境下反应，消除HCI。
1.2.2国内研究现状
国内在1990年前后曾经出现过阻燃纤维素纤维研究开发的一个高潮，探索了共混法、浸涂法等方法在粘胶纤维的阻燃改性方面的应用[28]。研究的重点是共混纺丝法，所用阻燃剂均是瑞士Sandoz公司的Sandoflam5060焦磷酸酯类有机化合物。1987年下半年开始，上海纺织科学研究院和福建省南平化纤厂在小试工艺基础上进行了阻燃粘胶纤维及阻燃剂STI-27的中试研究，经过二年半扩大试验，不断改进和完善，性能达到预期要求，于1989年12月通过了纺织工业部的鉴定，可以进入批量生产阶段[29]。南京化工学院进行了焦磷酸酯类阻燃剂的合成研究，他们将自制的含有分散剂的阻燃剂经过研磨后的水悬浮液加入粘胶原液中进行纺丝。测得织物的阻燃性>95%，极限氧指数>26，符合阻燃剂的要求，并有良好的可纺性[30]。保定天鹅化纤集团有限公司、丹东化纤公司、南京化纤股份有限公司、上海化纤三厂等厂家采用国产的或者进口的该阻燃剂试制或批量生产了阻燃粘胶纤维产品。但是由于阻燃剂进口价格过高，而国内生产的阻燃剂存在粒径大、粒径分布宽及阻燃剂分散液稳定性差等质量问题，最终没有进行大规模的工业
化生产。近年来，青岛大学与山东潍坊海龙股份有限公司正在联合研制采用溶胶-凝胶法制备无机纳米阻燃粘胶复合纤维。阻燃剂的纳米化可以降低阻燃剂的添加量，减少阻燃剂的加入对粘胶纤维基本物理机械性能的影响，并能够减少有机阻燃剂带来的环境问题[31]。
1.3阻燃纤维素材料的制备方法及阻燃机理
1.3.1再生纤维素材料的燃烧机理
在一般情况下，物质产生燃烧的必要条件是：可燃物、空气和热源，三者缺一不可。因此，可燃物、空气和热为燃烧的三要素。当然，如果可燃物本身具有发热性，即使不受热也可产生燃烧；若可燃物本身具有多氧结构，则即使在没有空气的情况下也可产生燃烧或爆炸[32]。纤维素纤维为碳水化合物，因此其受热后不熔融，遇火焰后燃烧较快[33]。图1-3为纤维素纤维分解燃烧模型图。
图1-3 纤维素纤维分解燃烧模型图
Fig 1-3 Combustion model of cellulose fibers
一般认为，纤维的燃烧经历了如下三个阶段[34-42]
第一阶段为热引发阶段。来自外部热源(或火源)的热量首先导致纤维材料发生相态变化和化学变化。
第二阶段为纤维热降解过程。这一过程为吸热反应，当外部热量足以克服纤维分子内原子间键合能时，纤维材料开始降解或热解。
第三个阶段是引燃阶段。热降解阶段产生的可燃性气体与氧气充分混合，当达到着火极限或受外界因素的影响，如火焰、火花、炽热余烬刺激或足以使可燃性气体自燃的环境温度，都能诱发纤维材料的燃烧。
纤维素受热产生热分解，并伴有纤维素的氧化降解。纤维素纤维的热解温度为280-350℃，自燃温度400℃，最高燃烧温度850℃，其氧指数为19.7。纤维素纤维在接触火焰时，不收缩，不熔融而直接燃烧，烟气毒性较低，离开火源后仍能够继续燃烧，速度快且无余辉。Cerny和Stanek[43]认为纤维素在550K以上的高温分解至少包含四种不同的过程：
1. 分子间的反应，产生了通过交联的脱水作用；
2. 在脱水作用的同时，发生包括C-O键断裂的非拉链反应，其中解聚作用是通过纤维素分子传播，并由于某些葡萄糖单元的重排而形成左旋葡萄糖；
3. 脱水产物分解生成焦炭与挥发性的有机化合物；
4. 左旋葡萄糖可以进一步反应生成分子量较小的挥发性热解产物，如CO为其主要产物。
一般认为，纤维素纤维的裂解是通过二个竞争反应发生的，一个脱水炭化，另一个通过解聚生成不挥发的液体左旋葡萄糖。接着左旋葡萄糖裂解，产生大量易燃的低分子量物质，并形成二次焦炭。在氧的存在下，当温度达到或超过燃烧温度，左旋葡萄糖裂解产物发生氧化，燃烧放出大量热量，这些热量又引起更多的纤维素发生裂解[44-49]。
1.3.2阻燃纤维素材料的制备方法
阻燃加工是通过物理、化学的方法赋予纺织品以一定的阻燃性能，降低材料的可燃性，减慢火焰蔓延速度。阻燃加工的方法按照生产过程和阻燃剂引入方法大致分为纤维阻燃改性和织物阻燃整理。纤维阻燃改性包括共聚、共混、接枝改性以及改善成纤高聚物的热稳定性。一般阻燃涤纶、腈纶采用共聚法，丙纶、粘胶采用共混法[50]，酚醛纤维采用提高热稳定性法。织物的阻燃整理是通过轧烘焙法、浸渍法、涂布法、喷雾法等手段使阻燃剂吸附沉积、化学键合、粘合于织物或纤维表面，从而提高纺织品的阻燃性能。
粘胶纤维的阻燃改性方法[51-54]主要为添加共混法、涂层法和阻燃后整理法。涂层法和阻燃后整理法虽然处理方便快捷，对阻燃剂耐酸碱性要求不高，但处理过程产生大量废水，且纤维和织物的手感、舒适性较差，阻燃耐久性不好。共混改性法对阻燃剂耐酸
碱性、与纤维素大分子相容性、共混粘胶原液可纺性等要求都比较高，但纤维和织物手感、舒适性较好，阻燃耐久性好，且不需要特殊的后处理工艺，生产过程和产品的环保性都较涂层法和后整理法好。
阻燃剂的使用赋予阻燃材料以阻燃性，但对材料的其他性能也带来影响，一种理想的阻燃剂应能满足以下基本要求[55]：
1. 阻燃效率高，获得单位阻燃效能所需的能量少；
2. 本身低毒或无毒，燃烧时生成的有毒和腐蚀性气体量少及烟量尽可能少；
3. 与基材相容性好，不易迁移和渗出；
4. 有足够高的热稳定性。在被阻燃基材加工温度下不分解，但分解温度也不宜过高；
5. 对基材的加工性能及其他性能的损害尽可能少；
6. 具有可接受的紫外线稳定性和光稳定性；
7. 原料来源充足，制造工艺简单，价格便宜。
1.3.3阻燃纤维素材料的阻燃机理[56-59]
材料的阻燃性，常通过气相阻燃、凝聚相阻燃及中断热交换阻燃等机理实现。抑制促进燃烧反应链增长的自由基而发挥阻燃功能的属气相阻燃；在固相中延缓或阻止高聚物热分解起阻燃作用的属凝聚相阻燃；将聚合物燃烧产生的部分热量带走而导致的阻燃，则属于中断热交换机理类的阻燃。但燃烧和阻燃都是十分复杂的过程，涉及很多影响和制约因素，将一种阻燃体系的阻燃机理严格划分为某一种是很难的，实际上很多阻燃体系同时以几种阻燃机理起作用。
1.3.3.1气体阻燃机理
气相阻燃是指气相中使燃烧中断或延缓链式燃烧反应的阻燃作用，阻燃材料受热或燃烧时能产生自由基抑制剂，从而使燃烧链式反应中断。应用广泛的卤—锑协同体系主要按此机理产生阻燃作用。
1.3.3.2凝聚相阻燃机理
这是指在凝聚相中延缓或中断阻燃材料热分解而产生阻燃作用。下述几种情况的阻
燃均属于凝聚相阻燃。
1. 阻燃剂在固相中延缓或阻止可产生可燃性气体和自由基的热分解。
2. 阻燃材料中比热容较大的无机填料，通过蓄热和导热使材料不易达到分解温度。
3. 阻燃剂受热分解吸热，使阻燃材料温升减缓或中止。工业上大量使用的氢氧化铝及氢氧化镁均属此类阻燃剂。
4. 阻燃材料燃烧时在其表面上生成多孔炭层，此层难燃、隔热、隔氧，又可阻止可燃气进入燃烧气相，致使燃烧中断。膨胀型阻燃剂即按此机理阻燃。
1.3.3.3中断热交换阻燃机理
中断热交换阻燃机理是指将阻燃材料燃烧产生的部分热量带走，致使材料不能维持热分解温度，因而不能持续产生可燃气体，于是燃烧自熄。例如，当阻燃材料受强热或燃烧时可熔化，而熔融材料易滴落，因而将大部分热量带走，减少了反馈至本体材料的热量、致使燃烧延缓，最后可能中止燃烧。所以，易熔融材料的可燃性通常都较低，但滴落的灼热液滴可引燃其他物质，增加火灾危险性。
1.4阻燃纤维素用阻燃剂的种类
常用的阻燃剂按其所含的阻燃元素可分为卤系、有机磷系及卤-磷系、磷-氮系、硅酸盐系、锑系、铝镁系、无机磷系、硼系、钼系等，前三类属于有机阻燃剂，后几类属于无机阻燃剂。表1-1为几种常用的添加型纤维素纤维用阻燃剂。
1.4.1卤系阻燃剂
以溴系和氯系为代表，卤系阻燃剂是目前世界上生产量最大的有机阻燃剂之一。它们在受热和燃烧过程中产生卤化氢，稀释周围的空气，并捕获氢氧自由基，抑制火焰。
1.4.2有机磷系阻燃剂
它们的阻燃机理与无机磷相同，对材料的机械和物性的影响小而很受亲睐，是与卤系阻燃剂地位相当的有机阻燃剂。有机磷能得到良好的齐聚物，顺应无卤的潮流，很有发展前途。有机磷系阻燃剂主要包括磷酸酯、膦酸酯、氧化膦、亚磷酸酯、膦盐等，前
两类应用的最为广泛。
表1- 1 添加型纤维素纤维用阻燃剂
Tab 1-1 Fire retardants used on cellulose fibers
有效元素化合物备注
磷系烷基和芳基磷酸酯，磷酸酯
和亚磷酸酯，聚磷酸酯，
可以和卤化物产生协
同效应
磷-氮系磷腈，磷酰或羰基磷酰胺或
酯酰胺，
效率高，大量使用无
毒，对环境有害
磷-卤系卤化烷基或芳基磷酸酯或
聚磷酸酯，卤化亚磷酸酯或
磷腈
用量最大，大多数有毒
卤系聚卤乙烯或聚偏卤乙烯胶
乳，聚卤化丙烯酸酯胶乳，
烷基或芳基卤化物的乳化
液或分散液，卤化链烷烃
单独卤化物无效，但和
磷化物或五氧化二锑
组合使用较好
无机硅系聚硅酸、聚硅酸盐完全无毒、对环境友好
锑系三氧化二锑、胶体五氧化二
锑、锑酸纳
生烟量高、对基材的着
色物性差
1.4.3氮-磷系阻燃剂
氮-磷系阻燃剂主要是三嗪类化合物，即三聚氰胺（MA）及其盐、三聚氰胺氰尿酸酯、聚酰胺等，该类化合物受热易分解生成CO2、NH3、N2等不燃性气体，这些气体不仅能够稀释可燃物，而且有的气体如N2还可捕捉自由基，从而达到阻燃的目的。
1.4.4无机硅系阻燃剂
硅系阻燃剂发展较晚，它的开发要晚于卤系阻燃剂及磷系阻燃剂，但它正以其优异的阻燃性、良好的加工性及满意的力学性能，特别是对环境友好而备受人们重视，具有广阔的发展前景。硅系阻燃剂可分为有机及无机两大类，前者主要是聚硅氧烷，包括硅
油、硅树脂、硅橡胶及多种硅氧烷共聚物等，而发展最为迅速的是有机聚硅氧烷，后者主要有硅酸盐(如蒙脱土)、硅胶、滑石粉等。
1.4.5锑系阻燃剂
锑系阻燃剂主要有三氧化二锑、胶体五氧化二锑、锑酸钠等，尤以三氧化二锑应用最多，其本身并无阻燃作用，主要是它与卤素构成的锑—卤阻燃协效体系，有着很好的阻燃效果。该阻燃体系在阻燃过程中的生烟量高、对基材的着色物性差、锑资源有限，人们在不断寻求新的可以替代锑化合物的新形协效剂系与卤阻燃剂相配伍，目前被应用的主要替代品是硼酸锌和Flamtard H。它们在某些场合确实发挥出了很好的阻燃效果，克服了锑阻燃剂的不利影响。但就综合性能等方面的比较，还不能完全代替锑化合物。锑-卤的协效高效阻燃在一段时间内还将被人们所使用。
1.5纤维素溶剂的研究现状
纤维素由于其结构的特殊性，分子内和分子间存在极强的氢键，且其聚集态结构复杂、结晶度高，使得纤维素溶解的可及度低，纤维素很难被一般的溶剂所溶解，限制了纤维素的利用和新产品的开发。传统的粘胶法采用CS2作溶剂，虽然可以获得性能优良的纤维素纤维，但是对环境污染大，生产工艺流程长，因而开发纤维素新型溶剂体系成为目前研究的热点。N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)、氯化锂/二甲基乙酰胺（LiCl /DMAc）体系、多聚甲醛/二甲基亚砜(PF/DMSO)体系、氢氧化钠/尿素(NaOH/Urea)水溶液溶解体系、二甲基亚砜/四乙基氯化氨 (DMSO/TEAC)体系等都可作为纤维素的溶剂，但是迄今为止，只有NMMO作为纤维素的新型溶剂实现了工业化生产[62-64]，然而NMMO也存在着成本高、吸湿性高、容易变质等问题。
目前NaOH被广泛应用于纤维素丝光处理加工工艺。研究发现，低温时质量分数为8-10%的NaOH溶液对天然纤维素具有很强的溶胀作用，但仅有一小部分的纤维素可以溶解。纤维素在碱液中的溶胀现象已引起人们的重视，并被详细研究。在NaOH溶液中加入适量的添加剂如尿素、硫脲、铝酸钠和锌酸钠等可以改善纤维素在其中的溶解性。Zhou[65]等人发现氢氧化钠/尿素/水溶液、氢氧化钠/硫脲/水溶液在低温条件下能够直接溶解天然纤维素，该体系中纤维素质量分数为5%，溶液性质受温度的影响较大。查纯喜[66]等人研究了纤维素在氢氧化钠/硫脲/尿素/水溶液中的溶解能力并得出结论：氢氧化
钠/硫脲/尿素/水溶液（质量比8：6.5：8：77.5）在-10℃条件下能快速溶解聚合度为500的纤维素，纤维素质量分数达6%。
NaOH溶液廉价易得，且无毒无污染，无论从环境因素还是从经济角度来考虑，它在再生纤维素纤维工业上都有潜在的应用价值。
1.6纤维素膜的研究现状
两百年前，有人在动物膀胱膜的透水实验中发现，水能自发地扩散到装有酒精的动物膀胱中，这种膜的选择透过性能被人们称作透析。膜的透析现象为日后的膜分离技术提供了理论依据。由于当时技术条件的限制，人们对膜的认识一直局限于对动物膜的认识上。1844年，Schoenbein发明了硝化纤维素膜，成为人类历史上的第一张人造膜。从此，以天然材料如纤维素及其衍生物合成的人造膜，成为人们主要的研究对象。1960年Loeb和Sourirajan发明了第一张具有高性能的非对称醋酸纤维素反渗透膜，引起了工业界和学术界的兴趣，极大地促进了水溶液膜分离技术，成为膜技术史上的一次飞跃。纤维素材料能以粉状、片状、膜以及长短丝等不同形式出现，使得以纤维素作为基质材料的潜在使用范围非常广泛。随着各国对环境污染问题的日益关注和重视，具有生物可降解性、环境协调性的纤维素材料成为世界各国研究和开发的热点。
近年来，也有许多科研工作者选用其他纤维素溶剂制备纤维素膜，并取得了一定的进展。张俐娜等研究了使用DMSO/PF溶剂体系制备纤维素膜，并报道了不同凝固剂对纤维素膜机械性能和渗透性能的影响。王庆瑞等使用DMSO/PF溶剂体系制备了纤维素中空纤维膜，认为该溶剂体系有良好的成膜性能，而且制备的纤维素膜可组装成人工肾透析器在临床上使用。NishioY，Roy SK等人研究使用LiCI/DMAc溶剂体系制备纤维素共混膜，发现可以利用溶剂体系中的DMAc特征制备出结晶度和共混性能均较理想的共混膜。
1.7主要研究的目的、意义及内容
1.7.1本研究的目的及意义
国内阻燃剂的品种和消费量还是以有机阻燃剂为主，无机阻燃剂生产和消费量还较少，但近年来发展势头较好，市场潜力较大。阻燃剂中最常用的卤系阻燃剂虽然具有其
他阻燃剂系列无可比拟的高效性，但是它对环境和人的危害是不可忽视的。环保问题是助剂开发和应用商的关注焦点，所以国内外一直在调整阻燃剂的产品结构，加大高效环保型阻燃剂的开发。
近年来，随着纺织阻燃材料研究和市场需求的迅速发展，对纺织品阻燃剂的阻燃性能、多功能性、环保性和耐久性的要求日益提高。近年来全球一些阻燃剂供应和应用商对阻燃无卤化表现出较高热情，对无卤阻燃剂及阻燃材料的开发也投入了很大的力量。由于低毒、无卤、无烟、低污染、阻燃效果和耐洗性优良的特点，氮磷协同复合阻燃剂成为目前市场追逐的热点之一。
现今纳米技术多应用于聚合物与无机纳米复合材料的阻燃，避免了常规阻燃对基材的物理机械性能的影响，其无机物含量很少即可达到理想的阻燃效果，其特有性能是常规阻燃添加剂无法比拟的。本课题采用纳米SiO2阻燃剂和N-P复合阻燃剂，使用氢氧化钠/硫脲/尿素/水溶液作为纤维素溶剂，通过共混法制得了阻燃纤维素膜，并对阻燃纤维素的阻燃性能和热性能进行了探讨和研究。
1.7.2本研究的主要内容
本文在对阻燃粘胶纤维的制备和性能研究的基础上，探讨了不同阻燃剂添加量对纤维素膜的阻燃及热性能的影响，并且比较分析了两种阻燃剂的阻燃的机理以及阻燃效果。主要内容如下：
1．通过设计正交实验，分析氢氧化钠/尿素/硫脲溶剂体系中各组分及温度对纤维素溶解能力的影响，确定了溶剂中各组分的最佳配比及最佳溶解温度。
2．通过对制膜工艺的研究和调整，由溶解、共混、涂膜、酸浴、干燥几个步骤制备不同阻燃剂含量的共混阻燃纤维素膜。
3．采用极限氧指数法、水平燃烧实验和热重分析等手段测试并研究纤维的燃烧性能、耐热性能，分析不同的阻燃剂添加量下阻燃纤维素膜的阻燃效果。
4．比较纳米SiO2阻燃剂和N-P阻燃剂阻燃效果，并分析两种阻燃剂的阻燃机理及阻燃效果的差异。
第二章纤维素溶剂的选取
引言
纤维素分子间及分子内存在较强的氢键作用，而且其聚集态结构复杂、结晶度高，使得溶解纤维素的可及度低，一般的有机和无机溶剂难以溶解纤维素，限制了纤维素的利用和新产品的开发。传统的粘胶法采用CS2作溶剂，虽然可以获得性能优良的纤维素纤维，但是对环境污染大，生产工艺流程长，因此开发绿色环保的纤维素新型溶剂体系成为目前研究的热点。近年来在该方面取得的成果主要有：N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)、氯化锂/二甲基乙酰胺（LiCl/DMAc）体系、多聚甲醛/二甲基亚砜(PF/DMSO)体系、氢氧化钠/尿素(NaOH/Urea)水溶液溶解体系、二甲基亚砜/四乙基氯化氨(DMSO/TEAC)体系。但除传统的粘胶纤维工艺外，只有NMMO作为纤维素的新型溶剂实现了工业化生产，但其核心技术一直被国外掌握，因而其价格较高，并不适合我国国情。因此寻求工艺简单、安全有效的纤维素新溶剂，一直是众多科学工作者关注与从事的重要研究课题。
Zhou和Zhang[68]研究了棉绒、蔗渣和碱溶纤维素在NaOH/尿素体系中的溶解，发现2-4wt%尿素的加入能显著提高纤维素在NaOH/尿素体系中的溶解，且形成真溶液。用乌氏粘度计测定溶解和不溶解纤维素的分子量，以及纤维素的分子量随时间的变化，发现溶液中纤维素的粘均分子量在100天后仅仅下降了20%，说明该体系较好的稳定性。用该纤维素溶液制备的再生纤维素膜有较好的拉伸强度和断裂伸长率。武汉大学张俐娜等[69]研究发现NaOH/尿素/硫脲体系作为纤维素溶剂，具有溶剂普遍、价格低、无毒等特点，发展潜力较大，引起了众多研究者的兴趣。其中金华进等[70]提出将NaOH、尿素和硫脲三者的水溶液预冷，有利于纤维素的溶解。
水溶液中NaOH的存在不仅破坏纤维素分子内氢键，而且削弱了水分子的自缔合，并促使尿素中的C=O和NH2与纤维素及水分形成分子间氢键，从而使纤维素分子进入水溶液中而溶解。但是高分子量纤维素浓溶液置于室温时易产生凝胶，是因为纤维素浓溶液中分子链间存在部分氢键交联，较低的温度和纤维素较低的分子量可抑制纤维素浓溶液的凝胶化。这就是纤维素在NaOH/尿素/硫脲/水溶液体系中的溶解机理。
本章通过设计正交实验，分析氢氧化钠/尿素/硫脲溶剂体系中各组分及温度对纤维
素溶解能力的影响，确定了溶剂中各组分的最佳配比及最佳溶解温度。
2.1实验材料与实验方法
2.1.1实验材料及仪器
浆粕：大同星宇人纤维有限责任公司；
氢氧化钠：天津市科密欧化学试剂开发中心；
硫脲：沈阳化学试剂一厂；
尿素：天津化学试剂三厂；
丙酮：沈阳化学试剂一厂；
电动搅拌器：江苏实验仪器厂；
电热鼓风干燥箱：南京实验仪器厂；
冰箱：容声冰箱厂。
2.1.2实验方法
配制不同配比浓度的氢氧化钠、尿素、硫脲混合水溶液，搅拌溶解后放置在冰箱中冷冻至-10℃以下。称取一定量的纤维素浆粕加入上述混合液中，快速搅拌20min左右后，再放入冰箱，反复解冻搅拌数次后倒入离心试管，纤维素溶解部分和未溶解部分在12000r/min下离心15min，倒去上层清液，将不溶物用水反复洗涤至中性，再用丙酮洗涤后烘干至恒重，称重并计算其溶解度S。溶解度计算方法为：
S=(W1-W0)/W0×100%
S —溶解度
W0 —加入的纤维素的质量
W1 —未溶解的纤维素的质量
2.2实验结果与分析
2.2.1最佳溶解条件的确定
以氢氧化钠、尿素、硫脲在溶剂体系中的质量百分含量为影响因素，每个因素取3
纤维素功能材料范文 1纤维素复合材料 纤维素复合材料有很多种，按照组成成分区分，可分为纤维素/合成高分子复合材料、纤维素/导电聚合物复合材料等；按照功能区分，可分为力学材料、光学材料、电学材料。现简要介绍有特点的功能性纤维素复合材料。 1.1具有光电活性的纤维素复合材料通过相关学者的研究发现，如果将氢氧化钠/尿素水溶液作为溶剂制备纤维素或染料复合膜，那么，这种材料会显示出较强的发光性能或荧光性能。其中，复合膜还有较强的透明性，透光率能够达到90%.试验发现，复合膜的力学性能很高，拉伸强度能够达到138MPa。如果将天然纤维素浸泡在发光溶剂中进行离心干燥，经过一段时间后，能够得到光致发光纸。这种材料不仅展现了发光剂的吸附能力，还提供了复合纸的发光性能。因此，这些纤维素发光材料可以用于发光二极管和包装等领域。 1.2纤维素/碳纳米管复合材料从纤维素先进功能材料的研究、分析中发现，碳纳米管具有非常优秀的力学性能和电性能，受到人们的高度重视，并被广泛应用于电子器件中。随着科技的不断发展，这种材料在生物传感和复合材料中占有重要位置。 2化学法制备纤维素功能材料 因为天然纤维素很难溶解，所以，不适用于工业生产中。它作为一种天然高分子，在性能上也有一定的不足，例如，这种纤维素耐化学腐蚀性很差、强度较低、稳定性不高。所以，相关人员可以通过化学方
法改善天然纤维素的缺陷，强化其溶解性和强度，并赋予它新的性能，不断拓展纤维素的应用领域。因为纤维素分子链上有很多羟基，所以，可以利用这种方法制备出各种各样的纤维素衍生物。近几年，纤维素衍生物材料被广泛应用于日用化工、涂料和食品等领域。其中，纤维素的制备方法主要有均相法和非均相法。因为纤维素很难溶解，所以，在工业生产中，都是利用非均相法制备纤维素衍生物。但是，在这个过程中，纤维素衍生物存在结构不统一和不可控的缺点，同时，还会产生大量的副产物，所以，纤维素衍生物的种类较少。相关人员尝试利用纤维素在不同溶液中的反应生产纤维素衍生物。 2.1纤维素酯纤维素酯是纤维素与强酸或羧酸衍生物，通过酯化反应得到的一种纤维素衍生物。这种衍生物的种类较多，并有较高的附加值，能够在生物、材料、食品中广泛应用。利用这种方式，相关人员可以合成一些具有新功能性的纤维素酯。相关人员通过酯化反应将卟啉分子连接在纤维素上，得到了光电转换材料，卟啉分子还给予了纤维素材料全新的抗菌性能。所以，通过酯化反应，能够在乙基纤维素上连接三苯基胺，然后得到溶致变色的纤维素衍生物，并显现出蓝-绿荧光。这种衍生物在溶液中的量子效率为65%，所以，它还被应用在光电器件领域。 2.2纤维素醚从传统意义上讲，纤维素醚类的种类很多，并有很多性能。这种物质被广泛应用于石油开采中，还有食品、纺织和日用化学品等方面，所以，相关人员可以引进新的基因功能，以得到新型的功能性纤维素醚。一些学者合成了纤维素咔唑醚，它能够用于存储信息，
装修材料防火等级划分如下: 一、目前防火材料等级主要有5个： A级：不燃性建筑材料，几乎不发生燃烧的材料。 I I 八 1 - ―~ j | f A1级：不燃，不起明火 I ?I 丨j ( A2级：不燃，要测量烟，要合格。 B1级：难燃性建筑材料：难燃类材料有较好的阻燃作用。其在空气中遇 明火或在高温作用下难起火，不易很快发生蔓延，且当火源移开后燃烧立〈\\ \\ 丨I 即停止。 B2级：可燃性建筑材料：可燃类材料有一定的阻燃作用。在空气中遇明 火或在高温作用下会立即起火燃烧，易导致火灾的蔓延，如木柱、木屋架、木梁、木楼梯等。 B3级：易燃性建筑材料，无任何阻燃效果，极易燃烧，火灾危险性很大。
另外，根据不同的标准，防火材料等级的划分也不一样: DIN4102: A1、A2、B1、B2、B3 I / S j| 『"T y' X 1 - ―""
纤维素催化转化制备多元醇和5-羟甲基糠醛姓名：王静学号：2011207259 班级：工艺二班 开题：煤炭、石油和天然气是支撑人类社会生活生存和发展的重要能源支柱。随着1973年由于石油短缺引发的能源危机以及近期国际石油价格大幅上涨，已经让我们认识到能源并不是取之不尽用之不竭的。同时因化石能源的过度消耗带来的环境污染问题也使得社会发展面临着巨大的压力。在化石能源日益匾乏，环境保护彰显重要的形势下，如何发展新能源己经成为各国政府、专家、学者共同关注的焦点问题。正是在这一形势下，人们开始关注生物质能源。 多元醇包括山梨醇、木糖醇、甘露醇、麦芽糖醇、甘油和乙二醇等CZ一C6的多轻基化合物。传统的多元醇制备原料多源于石油和天然气等资源，但随着石油、天然气等资源的日渐短缺和人们环保意识的增强，且相当一部分可再生的生物质资源可以用来制备多元醇，使得生物质多元醇的研究越来越多地受到人们的关注。在最初阶段，多元醇多用于食品和医药等行业，随着人们对多元醇的逐步重视和工业技术的进步，多元醇现在己广泛应用于制备聚氨醋材料、烷烃、氢气、燃油以及化工中间体等领域上，成为新一代的能源平台。2004年，美国能源部在一份报告中将甘油和山梨醇等多元醇列为在未来生物质开发过程中最为重要的12种“ buildingblock”分子，可见从纤维素出发制备多元醇的意义非常重大。 2006年，Fukuoka等人利用固体酸(Y一A12o3或A一203一5102等)担载金属Pt或者Ru为催化剂，在水相中463K实现了纤维素的催化转化。在Pt/A12O3双功能催化剂上转化纤维素生产30%产率的六碳醇。采用环境友好的固体酸来替代传统的液体酸，同样可以实现糖普键水解以及金属催化剂的加氢，但在产物分离以及催化剂的循环利用上已经取得了很大改善，其采用的不同固体酸的催化反应北京大学刘海超教授等人发展了利用高温水原位产生的酸催化纤维素水解同时结合Ru/C催化剂催化氢化葡萄糖一步法生产碳六多元醇的过程。该反应过程在5l8K下六碳多元醇的产率能达到23.2%，而且高温水原位产生的酸在低温时消失对环境友好，成本低，无污染。Ru/C催化剂在这个反应过程中的催化活性要超过Pt/A1203，因为相比Pt，Ru是更好的C=0双键氢化催化剂。，反应过程分为两部分，首先，纤维素在高温水原位产生的酸催化下水解成葡萄糖，葡萄糖
一：纤维素的结构分类及应用： 1）纤维素的结构： 2）纤维素的分类： 根据其在特定条件下的溶解度,可以分级为:α—纤维素，β-纤维素，γ-纤维素，α—纤维素指的是聚合度大于200的纤维素,β-纤维素是指聚合度为10一200的纤维素,γ-纤维素是指聚合度小于10的纤维素。 3）纤维素的应用： 纤维素是一多羟基葡萄糖聚合物,经过特定的物理或化学改性后,具有不同的功能特性,可以粉状，片状，膜，纤维以及溶液等不同形式出现,因此用纤维素开发的功能材料极具灵活性及应用的广泛性。 3.1 高性能纤维材料： 纤维素纤维是现代纺织业的重要原料之一,同时也是纤维素化工和造纸业的重要原料，当前,纸己经成为社会发展的必需品,不仅大量应用于印刷，日用品及包装物,还可以用于绝缘材料，过滤材料以及复合材料等领域,具有广泛而重要的用途。 3.2 可生物降解材料
纤维素能够作为可降解材料的基材使用,因为纤维素具有很多独特的优点:(1)纤维素本身能够被微生物完全降解;(2)维素大分子链上有许多轻基,具有较强的反应性能和相互作用性能,使得材料便于加工,成本低,而且无污染;(3)纤维素具有很强的生物相容性;(4)纤维素本身无毒,可广泛使用，由于纤维素分子间存在很强的氢键,而且取向度和结晶度都很高,使得纤维素不溶于一般溶剂，高温下分解而不融,所以无法直接用来制作生物降解材料,必须对其进行改性，纤维素改性的方法主要有醋化，醚化以及氧化成醛，酮，酸等。纤维素生物降解材料应用广泛,例如园艺品，农，林，水产用品，医药用品，包装材料及光电子化学品等,这里要特别提出的是纤维素在医学，光电子化学，精细化工等高新技术领域应用的更好西川橡胶工业公司研制开发的纤维素，壳聚糖系发泡材料存在很好的应用前景,其特点是重量轻，绝热性好，透气，吸水等,这些特点使其广泛应用于农业，渔业，工业，包装，医疗等各个领域。 3.3 纤维素液晶材料： 天然纤维素及其衍生物液晶是一类新颖的液晶高分子材料，和其它的纤维素衍生物液晶相比,新型的复合型纤维素衍生物液晶在纤维素大分子链中引入了刚性介晶基元,使得控制其液晶性质能够成为现实"这同时就为开发具有特殊性能的液晶高分子提供了新的研究领域,并且其相应的理论基础研究对探索高分子液晶的形成也有十分重要的指导意义，另外,由于天然纤维素是自然界取之不尽，用之不竭的可再生天然高分子,那么在石油及能源日益枯竭的今天,我们就很有必
EPS板 EPS板(可发性聚苯乙烯板)具有质轻、价廉、导热率低、吸水性小、电绝缘性能好、隔音、防震、防潮、成型工艺简单等优点,因而被广泛用作建筑、船舶、汽车、火车、冷藏、冷冻等保温绝热、隔音、抗震材料。 EPS板(又称苯板)是可发性聚苯乙烯板的简称。由可发性聚苯乙烯珠粒经加热预发泡后在模具中加热成型而制得的具有闭孔结构的聚苯乙烯泡沫塑料板材。是由原料经过预发、熟化、成型、烘干和切割等制成。它既可制成不同密度、不同形状的泡沫制品，又可以生产出各种不同厚度的泡沫板材。广泛用于建筑、保温、包装、冷冻、日用品，工业铸造等领域。也可用于展示会场、商品橱、广告招牌及玩具之制造。为适应国家建筑节能要求主要应用于墙体外墙外保温、外墙内保温、地暖。 应用：又称苯板，广泛用于建筑、保温、包装、冷冻、日用品，工业铸造等领域。也可用于展示会场、商品橱、广告招牌及玩具之制造。为适应国家建筑节能要求主要应用于墙体外墙外保温、外墙内保温、地暖。EPS板保温体系是由特种聚合胶泥、EPS板，耐碱玻璃纤维网格布料和饰面材料组成。集保温、防水、防火，装饰功能为一体的新型建筑构造体系。该技术将保温材料置于建筑物外墙外侧，不占用室内空间，保温效果明显，便于设计建筑外形。
保温机理：EPS泡沫是一种热塑性材料，每立方米体积内含有300-600万个独立密闭气泡，内含空气的体积为98%以上，由于空气的热传导性很小，且又被封闭于泡沫塑料中而不能对流，所以EPS是一种隔热保温性能非常优良的材料。 挤塑聚苯乙烯泡沫塑料(XPS) 与EPS板相比，该产品具有以下两个突出特点：⑴密度和机械强度高；⑵长期吸水率低。不足之处是不易粘贴，且价格高。 执行标准：GB/《绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)》 主要特点：(1) 具有特有的微细闭孔蜂窝状结构，与EPS板相比，具有密度大、压缩性能高、导热系数小、吸水率低、水蒸气渗透系数小等特点。在长期高湿度或浸水环境下，XPS 板仍能保持其优良的保温性能，在各种常用保温材料中，是目前唯一能在70%相对湿度下两年后热阻保留率仍在80%以上的保温材料。 (2) 由于XPS板长期吸水率低，特别适用于倒置式屋面和空调风管。 (3) 还具有很好的耐冻融性能及较好的抗压缩蠕变性能。 硬质聚氨酯泡沫塑料(PUR) 性能特点：⑴导热系数小。在至今已有的保温材料中，该产品的导热系数是最低的；⑵使用温度较高；⑶抗压强度较高；⑷化学稳定性好，耐酸碱。 执行标准：QB/T3806-1999《建筑物隔热用硬质聚氨酯泡沫塑料》 主要特点及设计选用要点 (1) 使用温度高，一般可达100℃，添加耐温辅料后，使用温度可达120℃。 (2) 聚氨酯中发泡剂会因扩散作用不断与环境中的空气进行置换，致使导热系数随时间而逐渐增大。为了克服这一缺点，可采用压型钢板等不透气材料做面层将其密封，以限制或减缓这种置换作用。 (3) 现场喷涂聚氨酯泡沫塑料使用温度高，压缩性能高，施工简便，较EPS板更适于屋面保温。 (4) 用于管道（尤其是地下直埋管道）和屋面保温时，应采取可靠的防水、防潮措施。同时应考虑导热系数会随时间而增大，尽量采用密封材料作保护层。 (5) 由于使用温度较高，多用于供暖管道保温。
主要分为甲基纤维素（MC)，羟丙基甲基纤维素(HPMC），羟乙基纤维素（HEC），羧甲基纤维素（CMC） 附：HPMC与MC、HEC、CMC的应用区别 HPMC和MC是两种不同的产品。 1、甲基纤维素（MC）分子式 将精制棉经碱处理后，以氯化甲烷作为醚化剂，经过一系列反应而制成纤维素醚。一般取代度为 1.6~2.0，取代度不同溶解性也有不同。属于非离子型纤维素醚。 （1）甲基纤维素可溶于冷水，热水溶解会遇到困难，其水溶液在pH=3~12范围内非常稳定。与淀粉、胍尔胶等以及许多表面活性剂相容性较好。当温度达到凝胶化温度时，会出现凝胶现象。 （2）甲基纤维素的保水性取决于其添加量、粘度、颗粒细度及溶解速度。一般添加量大，细度小，粘度大，则保水率高。其中添加量对保水率影响最大，粘度的高 低与保水率的高低不成正比关系。溶解速度主要取决于纤维素颗粒表面改性程度和颗粒细度。在以上几种纤维素醚中，甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素保水率较高。 （3）温度的变化会严重影响甲基纤维素的保水率。一般温度越高，保水性越差。如果砂浆温度超过40℃，甲基纤维素的保水性会明显变差，严重影响砂浆的施工性。 （4）甲基纤维素对砂浆的施工性和粘着性有明显影响。这里的“粘着性”是指工人涂抹工具与墙体基材之间感到的粘着力，即砂浆的剪切阻力。粘着性大，砂浆的剪切阻力大，工人在使用过程中所需要的力量也大，砂浆的施工性就差。在纤维素醚产品中甲基纤维素粘着力处于中等水平。 2、羟丙基甲基纤维素（HPMC）分子式为 羟丙基甲基纤维素是近年来产量、用量都在迅速增加的纤维素品种。是由精制棉经碱化处理后，用环氧丙烷和氯甲烷作为醚化剂，通过一系列反应而制成的非离子型纤维素混合醚。取代度一般为 1.2~2.0。其性质受甲氧基含量和羟丙基含量的比例不同，而有差别。 （1）羟丙基甲基纤维素易溶于冷水，热水溶解会遇到困难。但它在热水中的凝胶化温度要明显高于甲基纤维素。在冷水中的溶解情况，较甲基纤维素也有大的改善。 （2）羟丙基甲基纤维素的粘度与其分子量的大小有关，分子量大则粘度高。温度同样会影响其粘度，温度升高，粘度下降。但其粘度高温度的影响比甲基纤维素低。其溶液在室温下储存是稳定的。 （3）羟丙基甲基纤维素的保水性取决于其添加量、粘度等，其相同添量下的保水率高于甲基纤维素。 （4）羟丙基甲基纤维素对酸、碱具有稳定性，其水溶液在pH=2~12范围内非常稳定。苛性钠和石灰水，对其性能也没有太大影响，但碱能加快其溶解速度，并对粘度销有提高。羟丙基甲基纤维素对一般盐类具有稳定性，但盐溶液浓度高时，羟丙基甲基纤维素溶液粘度有增高的倾向。
2-2-3．材料地阻燃特性 1．常用在塑料制品中地两类阻燃剂 1）卤素＋锑 卤素包括一下材料；氟，氯，溴，碘，其中常用地材料为溴化物，因为其比较廉价而且效果非常好.锑作为配合剂时必不可少地，锑增强了阻燃剂地效果，常用这种阻燃剂地塑料材料是ABS和PS等. 2）磷＋氮 其中氮是作为磷地配合剂，常用这种阻燃剂地塑料材料是PC和PPO等材料. 2．阻燃剂地划分标准 我们在设计中比较关心这个问题，我们常见地划分方法主要有以下三种方法： 其一，GB/T 2406-93《塑料燃烧性能实验方法氧指数法》，其中氧指数是在规定条件下 试样在氧、氮混合气体中维持平稳燃烧所需地最低氧气浓度，以氧所占地体积百分比来表示. 其二，GB/T 4610-84《塑料燃烧性能实验方法点着温度地测定》，点着温度是在规定地实验条件下，从材料中分解出地可燃气体，经外火焰点燃并燃烧一定时间地最低温度，它地试样是粒度为0.5-1.0mm地颗粒塑料. 其三，美国专业协会地UL 94燃烧标准，目前被广泛地引用，我们主要用这种方法来衡量材料地燃烧性能，他是将试样水平和垂直放置，用本生灯点燃，观察试样燃烧速度、自熄和滴落物，依阻燃性提高地顺序：94HB（水平），94V-2，94V-1，94V-0，94V-5V A，94V-5VB（均为垂直）.大部分地工程用热塑性塑料均不用添加阻燃剂就可以通过HB级地测试，下面是UL 94 垂直燃烧实验常用地部分表格： 图 2－1 对于重量超过18kg地移动设备和所有地固定设备，如果采用防火等级为5V地材料同时 通过上面地说明，可以知道防火等级是与材料厚度有密切关系地，不能简单地描述某种材料是何种防火等级地材料，必须与厚度挂钩才能确定其地防火等级.
木质纤维素处理转化为乙醇的研究进展 潘春雷081143020 生科制药班摘要：木质纤维素是廉价易得，来源广泛的生物质，将其转化为生物无污染的，可再生的乙醇燃料具有很好发展前景。本文介绍了对木质纤维素的物理处理，物理化学处理，化学水解处理，生物处理的方法。 关键词：木质纤维素，乙醇，处理方法。 研究背景：目前世界温室效应及能源危机日益上升，人们在不断地寻找一种可再生的污染小的能源。各国将焦点放在乙醇的生产上。乙醇可以从粮食以及木质纤维素的发酵中得到，但由于全球仍然面临粮食危机，所以研究的焦点转到了对纤维素的处理上。纤维素原料是地球上产出量很大的可再生资源,其来源包括树木的枝叶、农作物的秸秆等, 据估计木质纤维素原料占世界生物质量(100 亿～500 亿t)的50 %【1】在整个生态系统的能量循环中有重要地位。在近几年的生态环境调查中表明农作物秸秆大多被焚烧，以获得钾肥，但此做法不仅污染了环境，而且浪费了资源，开发以木质纤维素为原料制备乙醇的工艺是未来工业燃料生产的发展方向。 1、木质纤维素生物质的主要成分 木质纤维素物质的主要组成是纤维素、半纤维素和木质素，纤维素和半纤维素可通过处理得到糖类。纤维素是由葡萄糖分子通过高度脱水缩合连接而成的高分子聚合物，纤维素的水解产物是葡萄糖单体。半维素也是生物高聚物，是由各种不同糖基组成的，主要是六碳糖和五碳糖，在特定条件下可以水解成单糖。木质素是由苯丙烷结构单体组成的天然高分子化合物，在细胞壁中起支撑和把纤维素和半纤维素结合起来的作用，但是木质素不能水解为单糖。 2、木质纤维素的预处理技术 （1） 物理处理方法 常见处理方法是机械破碎法、液相热水处理法等。其优点在于处理方便，装置简单，且处理过程中产生的污染小，但物理法处理要很高的能量, 如电能和热能，所以会增加生产成本。 机械破碎法：通常木质纤维素经碾碎处理后的原料大小通常为10～30 mm, 而经粉碎、研磨之后的原料颗粒大小一般为0.2～2 mm。粉碎处理的方法中, 以研磨中的球磨尤其是振荡球磨的效率高【2】。但是粉碎法耗能大, 粉碎处理耗能占整个过程总耗能的一半以上。而且该方法也不能适合所有的物质处理【3】所以此种物理处理方法不是很常用。 液相热水处理法：水在强的外界压力下能够渗透到木质纤维素的细胞结构中，从而达到水解纤维素和消除半纤维素的目的。原因是水使得离子化合物电离并溶解半纤维素。相对于化学预处理法, 液态热水法具有以下优点:①不使用酸碱类化学物质, 所以不需使用化学药品进行各种复杂 耗时的准备阶段的处理, 对于反应设备无特别严格的抗碱耐酸要求，从而降低了成本，获得更高的经济利益。②在进行液相热水处理法之前, 无需对物料进行降低颗粒大小的粉碎处理,相对于机械破碎法，反应能耗较少③水解产物中中性残余物数量极少, 几乎不产生对发酵有抑制作用的副产品, 对纤维素和半纤维素的下一步化学或生物水解处理不会产生不良的影响【4】。 （2）物理化学法 物理化学法预处理主要包括蒸汽爆裂、氨纤维爆裂、CO2 爆裂等。蒸汽爆裂法是使高温蒸汽与生物质混合,经计算预定好的时间后迅速打开阀门降压,水蒸气提供了一个强有力的热量载体,可使原料快速升温而不至于使生成的糖受到太强的稀释作用。在减压时，喷射出的蒸汽和液化物质由于压力降低而迅速放热，温度降低。该预处理方法可以使高压蒸汽可渗入纤维内部,最终以气体的形态从封闭的细胞膜和细胞壁中爆发出来,使纤维发生一定的物理断裂，于此同时,高温高压加剧了纤维素内部氢键的破坏和顺序构型的变化,得到了可以构成糖的官能团,促进半纤维素和
纤维素及其作用 纤维素（cellulose）是由葡萄糖组成的大分子多糖。不溶于水及一般有机溶剂。是植物细胞壁的主要成分。纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，占植物界碳含量的50%以上。棉花的纤维素含量接近100%，为天然的最纯纤维素来源。一般木材中，纤维素占40～50%，还有10～30%的半纤维素和20～30%的木质素。 麻、麦秆、稻草、甘蔗渣等，都是纤维素的丰富来源。纤维素是重要的造纸原料。此外，以纤维素为原料的产品也广泛用于塑料、炸药、电工及科研器材等方面。食物中的纤维素（即膳食纤维）对人体的健康也有着重要的作用。 纤维素是地球上最古老、最丰富的天然高分子，是取之不尽用之不竭的，人类最宝贵的天然可再生资源。纤维素化学与工业始于160多年前，是高分子化学诞生及发展时期的主要研究对象，纤维素及其衍生物的研究成果为高分子物理及化学学科的创立、发展和丰富作出了重大贡献。全世界用于纺织造纸的纤维素，每年达800万吨。此外，用分离纯化的纤维素做原料，可以制造人造丝，赛璐玢以及硝酸酯、醋酸酯等酯类衍生物；也可制成甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素、聚阴离子纤维素等醚类衍生物，用于石油钻井、食品、陶瓷釉料、日化、合成洗涤、石墨制品、铅笔制造、电子、涂料、建筑建材、装饰、蚊香、烟草、造纸、橡胶、农业、胶粘剂、塑料、炸药、电工及科研器材等方面。 生理作用
纤维素的主要生理作用是吸附大量水分，增加粪便量，促进肠蠕动，加快粪便的排泄，使致癌物质在肠道内的停留时间缩短，对肠道的不良刺激减少，从而可以预防肠癌发生。 膳食纤维 人类膳食中的纤维素主要含于蔬菜和粗加工的谷类中，虽然不能被消化吸收，但有促进肠道蠕动，利于粪便排出等功能。草食动物则依赖其消化道中的共生微生物将纤维素分解，从而得以吸收利用。食物纤维素包括粗纤维、半粗纤维和木质素。食物纤维素是一种不被消化吸收的物质，过去认为是“废物”，现在认为它在保障人类健康，延长生命方面有着重要作用。因此，称它为第七种营养素。 ①有助于肠内大肠杆菌合成多种维生素。 ②纤维素比重小，体积大，在胃肠中占据空间较大，使人有饱食感，有利于减肥。 ③纤维素体积大，进食后可刺激胃肠道，使消化液分泌增多和胃肠道蠕动增强，可防治糖尿病的便秘。 ④高纤维饮食可通过胃排空延缓、肠转运时间改变、可溶性纤维在肠内形成凝胶等作用而使糖的吸收减慢。亦可通过减少肠激素如抑胃肽或胰升糖素分泌，减少对胰岛B细胞的刺激，减少胰岛素释放与增高周围胰岛素受体敏感性，使葡萄糖代谢加强。 ⑤近年研究证明高纤维饮食使Ⅰ型糖尿病患者单核细胞上胰岛素受体结合增加，从而节省胰岛素的需要量。由此可见，糖尿病患者进食高纤
阻燃材料
阻燃材料 1简介 材料的耐燃性通常以其氧指数(OI)来划分。氧指数在22%～27%的为难燃材料，高于27%为高难燃材料。二者统称防火阻燃材料。防火阻燃材料是一种保护材料，它是能够阻止燃烧而自己并不容易燃烧的材料，有固体的如说水泥、钢材、玻璃等材料；有液态的，也简称为阻燃剂，在需防火墙体等各种材料表面上如果涂上阻燃剂，它能保证在起火的时候不被烧着，也不会使得燃烧范围加剧、扩大。 2阻燃机理 2．1凝聚相阻燃机理 这是指在凝聚相中通过延缓或中断固相材料的分解与可燃性气体的产生而达到阻止燃烧的目的。下面几种情况均属于凝聚相阻燃。a)阻燃剂在固相延缓或阻止聚合物的热分解，这种热分解可产生可燃性气体以及维持链式反应进行的自由基。 b)在被阻燃固态物质中加入大量的无机填料，此类填料热容较大。在受热时这类填料可以起到蓄热和导热的作用，因而使被阻燃物不易达到热分解温度。 C) 在高温情况下阻燃剂先于被阻燃材料受热分解，吸收大量的热量，防止被阻燃物质温度升高。工业上大量使用的氢氧化铝及氢氧化镁均
属于此类阻燃材料。 d)加有阻燃剂的聚合物在燃烧时其表面生成很厚的多孔炭层，该层可以起到隔热、隔空气的作用，同时可以阻止可燃性气体进入燃烧气相中，中断燃烧反应的进行。膨胀型阻燃剂是最为典型的此类阻燃材料。2．2气相阻燃机理 气相阻燃是指在燃烧气相环境中进行的阻燃反应，该类型阻燃材料在气相环境中发挥中断或延缓可燃性气体链式燃烧反应的作用。下述几种情况的阻燃效果均发生于气相阶段。 a)阻燃剂受热后产生能够捕捉促进燃烧反应链增长的自由基。广泛使用的卤系阻燃剂即为典型的该类阻燃剂。 b)阻燃剂受热生成能促进自由基结合以终止链或燃烧反应的微粒子。 C) 阻燃剂受热分解能释放出大量的惰性气体，从而稀释空气中氧气和由聚合物分解生成的气态可燃性物质的浓度，并带走部分热量，降低可燃气体的温度，致使燃烧终止。 d)阻燃剂受热释放出高密度的蒸气，此蒸气覆盖于可燃性气体上，隔绝其与空气中氧的接触，从而使燃烧窒息。 2．3．中断热交换阻燃机理 这是指将聚合物燃烧产生的部分热量带走而降低被阻燃材料的吸热量，致使被阻燃材料不能维持热分解温度，不能持续提供燃烧赖以
纤维素生物能源转化利用现状的分析研究 孟玥（中国药科大学，江苏，南京，邮编：２１１１９８） 摘要:本文综述了现阶段纤维素生物能源转化利用的现状，阐明了纤维素生物能源利用过程中存在的基本问题。对纤维素转化为乙醇燃料过程中的预处理技术、纤维素酶技术、发酵乙醇和转化过程集成等环节的研发现状、存在问题、技术难点和研究方向等做了比较详细的论述。 关键词:纤维素；纤维素酶；生物能源 Analysis of the conversion and utilization of cellulose bio-energy MENG Yue （China Pharmaceutical University,Jiang su Nanjing Zip:211198） Abstract:This paper reviewed the current situation in conversion and utilization of cellulosic biomass energy,explained the basic problems in the process of bio-synthesizing cellulose bio-energy.It also discussed in details about the current situation of research,the obstacles,the technical problems and the research direction in the process of pretreatment,cellulose enzyme technology,fermentation of ethanol and inte -gration of the fermentation reactions.Key words:cellulose;cellulose;bio-energy 国土与自然资源研究 ·78· TERRITORY &NATURAL RESOURCES STUDY 2010No.4 文章编号：1003-7853(2010）04-0078-03 中图分类号：TK6 文献标识码：B 进入21世纪以来，人类在能源、资源与环境等诸方面都面临着非常严峻的问题。纤维素是将可再生碳水化合物蓄积得最丰富的一种物质，怎样把纤维素转变成高效的能源，成为新能源研究中的一个重要方向。有关纤维素生物转化的研究已有百年历史，但至今纤维素乙醇产业仍没有形成 [1][2] 。 纤维素乙醇生产的工艺过程是首先采用有效的预处理技术打破由纤维素，半纤维素和木质纤维素等高分子相互结合形成的天然屏障，然后利用纤维素酶将预处理后的木质纤维素降解成可发酵性的单糖，再通过微生物将可发酵性单糖转化成乙醇等液体燃料[3]。 1预处理技术 预处理技术是松弛、软化纤维结构使之变成酶可以处理的状态的“事先准备”技术。其作用是改变或去除其物化结构和组成的障碍，实现原料组分分离定向转化，更有利于微生物或者酶对原料中纤维素和半纤维素进行充分的降解和低分子化。 1.1预处理方法 对木质纤维素的预处理方法主要包括物理法、化学法、物理化学法和生物法。常用的物理方法包括机械粉碎、蒸汽爆碎、微波辐射和超声波预处理等；物理化学法包括蒸汽爆破和氨纤维爆破法；化学法一般采用酸、碱、次氯酸钠、臭氧等试剂进行预处理，其中以NaOH 和稀酸预处理研究较多；生物法是用白腐菌产生的木质素分解酶类和氢键酶。 1.1.1碱处理 具有标志性意义的研究成果发表于2002年，丹麦Rise 国家实验室研究人员利用碱湿氧化法（水、碳酸钠、氧气、高温高压）处理小麦秸秆取得了良好的效果，纤维素回收率达96%，酶解转化率为葡萄糖的产率为67%。这一成果的后续研究包括预处理过程作中对催化生成乙醇的微生物抑制，以及对半纤维素的继续处理方法。 1.1.2稀酸预处理 稀酸预处理纤维原料的研究很早就已经展开，后续研究的方向之一是对预处理产物的酶解研究。已证实了利用纤维二糖 酶可以有效提高稀酸预处理的参数，并进一步发展了稀酸预处理后的酶解模型。 酶解模型的进一步研究有两条主线：一是进一步发展成软木的同步糖化发酵模型，并由此用于研究纤维素水解过程中的乙醇和纤维二糖酶的抑制作用。另一条主线是，稀酸预处理改进为 SO2蒸汽两步处理，两段式处理工艺可以使半纤维素和纤维素分 别在不同条件下得到水解，其效果比直接处理效益好。 1.1.3蒸汽爆破技术 蒸汽爆破技术将汽爆与溶剂（乙醇、离子液体、甘油等）萃取组合，实现原料化学水平组分分离，形成了秸秆中半纤维素定向转化为低聚木糖（或木糖醇）、纤维素定向酶解发酵、木质素分离纯化的秸秆高值转化路线。 将汽爆与湿法超细粉碎组合，实现原料纤维组织和非纤维组织的分离，形成了纤维组织定向酶解发酵、非纤维组织定向热化学转化乙酰丙酸等的高值转化。 1.1.4离子液体的特殊溶剂 离子液体是100℃以下的较低温度也能维持液体状态的盐。离子液体的分子结构非常复杂，一般分子量都很大，多是具有碳氢化合物侧链的有机物。2002年美国阿拉巴马大学的Robin D. Roger 教授首次报告了在100°C 左右能够溶解纤维素的离子液 体的研究。后来又有在常温下溶解纤维素的研究成果，还知道了将酶溶解在离子液体中能够使酶发挥活性的事实。还发现将纤维素和纤维素酶同时溶解，能够实现常温下纤维素的酶糖化。 溶解纤维素的离子液虽然具有在常温下溶解纤维素的优良特性，但所有的都是亲水性的，这就是难点所在，关键在于要向溶解了糖的离子液体加水。离子液体如果是疏水性的，就会像水和油那样物理分离。如果糖的水溶解度大于其离子液体溶解性，那么糖就会从离子液体向水相转移。这样一来，就能顺利地将糖从离子液体分离出来。 对疏水性离子液的开发，将是未来攻克的主要技术。这不仅可以提高纤维素糖化效率，从离子液体的重复利用的观点看也是非常重要。纤维素变成糖后，将糖从离子液体分离后，离子液体可以再次作为纤维素的溶剂使用。直接关系到降低成本的问题。 [4]
纤维素纤维基本知识 一、概述 纤维素纤维如棉、苎麻、黄麻、大麻、蕉麻、剑麻、木棉及粘胶纤维、TENCEL纤维、铜氨纤维的主要组成物质为纤维素。除纤维素之外，还有各种伴生物质。 纤维素是一种多糖物质，主要是由很多葡萄糖剩基联结起来的线型大分子，分子式可写成（C6H10O5）n。通常认为纤维素是β-d-葡萄糖剩基彼此以1，4苷键联结而成的大分子，在结晶区内相邻的葡萄糖环相互倒置，糖环中的氢原子和羟基分布在糖环平面的两侧。纤维素的结构式中有以下几个特点： （1）纤维素分子中的葡萄糖剩基（不包括两端的）上有三个自由存在的羟基，其中2，3位上是两个仲醇基，6位上是一个伯醇基，它们具有一般醇基的特性； （2）在左端的葡萄糖剩基上都含有四个自由存在的羟基，但实际上在右端的剩基中含有一个潜在的醛基。按理纤维素也应具有还原性质，但是由于醛基数量甚少，所以还原性就不显著，然而会随着纤维素分子量的变小而逐渐明显起来。 二、纤维素的主要化学性质 人们在对纤维素分子结构有正确认识之前，由于广大劳动人民的实践，对纤维素的化学性质早已有了一定的了解，并能利用这些性能进行一些有关的加工。随着对纤维素分子结构，纤维的形态和超分子结构认识的不断加深，就更有利于人们自觉地去利用这些性能和掌握有关的加工过程。纤维的结构决定了纤维的性能，而纤维的性能则必然是纤维结构的反映，两者是紧密相联的。 1. 纤维素纤维进行化学反应的特征 从纤维素的分子结构来看，它至少可能进行下列两类化学反应：一类是与纤维素分子结构中联结葡萄糖剩基的苷键有关的化学反应。例如：强无机酸对纤维素的作用就属此类；另一类则是纤维素分子结构中葡萄糖剩基上的三个自由羟基有关的化学反应。例如对染料和水分的吸附、氧化、酯化、醚化、交链和接枝等。 从纤维素纤维的形态和超分子结构来看，在保持纤维状态下进行化学反应时，具有不均一的特征，染整加工中所进行的化学反应往往多属此类。产生这种反应不均一性的原因，除了由于纤维表面和内部与反应溶液接触先后不同以及试剂的扩散有关外，从根本上来说则是与纤维的形态和超分子结构的不均一性有关；其次则与反应介质的性能、试剂分子的大小和性能有关。纤维素分子在纤维中组成层、原纤、晶区和无定形区，或者说组成了侧序度高低不同区域，形成了特定的形态和超分子结构。不同的试剂在不同的介质中只能深入到纤维中某种侧序度以下的区域（称为可及区），而不能到达侧序度更高的区域（称为非可及区），以致造成各部分所发生的化学反应程度的不均一。 2. 吸湿和溶胀 在大气中，所谓干燥的纤维素纤维实际上并非绝对干燥的，而是吸附着一定的水分。纤维中水分的含量通常是采用吸湿率或回潮率以及含水率这两项指标表示的。若以D表示试样的绝对干燥重量，W为试样吸收水分的重量，则回潮率或吸湿率（R）和含水率（M）分别是纤维在大气中吸湿的多少，除了与纤维种类有关外，还与大气相对湿度和温度有关。例如棉纤维在相对湿度为65%，温度为20℃的标准状态下的吸湿率大约为7~8%。如果把比较干燥的纤维放置到比较潮湿的环境中去，经过一定时间后则纤维的吸湿率回增加到一定值，建立起动态平衡，这种现象称之为增湿；相反，把比较潮湿的纤维放置在比较干燥的环境中，则纤维的吸湿率会逐渐减小，直到建立起动态平衡，这种情况称之为脱湿滞后现象。纤维的增湿与脱湿的吸湿率并不相等，该现象称为吸湿滞后现象。 纤维的吸湿主要是发生在纤维的无定型区和晶区的表面。关于纤维的吸湿机理，通过研究，
第三章纤维素纤维的结构和性能 § 3.1纤维素纤维的形态结构 一棉纤维的形态结构 棉纤维是种子纤维，其主要成分为纤维素、果胶、蜡质、灰分、含氮物质。 外形：上端尖而封闭，下端粗而敞口，细长的扁平带子状，有螺旋状扭曲，截面 呈腰子 形，中间干瘪空腔。 「最外层：初生胞壁 从外到里分三层：-中 间：次生胞壁 *内部：胞腔 1初生胞壁 决定棉纤维的表面性质，它又分为三层，最外层为果胶物质和蜡质所组成的 皮层。因而具有拒水性，在棉生长过程中起保护作用。但在染整加工中不利。 2次生胞壁 纤维素沉积最后的一层，是构成纤维的主体部分，纤维素含量很高，其组成 和结构决定棉纤维的主要性能。 3胞腔 输送养料和水分的通道，蛋白质、色素等物质的残渣沉积胞壁上，胞腔是棉 纤维内最大的空隙，是染色和化学处理时重要的通道。 二麻纤维的形态结构 麻纤维主要有： 苎麻、亚麻 是属于韧皮纤维，以纤维束形式存在 单根纤维是一个厚壁、两端圭寸闭、内有狭窄胞壁的长细胞 苎麻两端呈锤头形或分支 亚麻两端稍细呈纺锤形 纵向有竖纹和横节 纤维素纤维 -天然纤维素纤维 再生纤维素纤维 （棉、麻） （粘胶纤维、铜氨纤维、醋酯纤
主要化学组成和棉纤维一样是纤维素，但含量低。
§ 3.2纤维素大分子的分子结构 纤维素是一种多糖物质，其大分子是由很多葡萄糖剩基连接而成，分子式为(C6H10O5) n复杂的同系物混合物，n为聚合度，棉聚合度为2500~ 10000，麻 聚合度为10000~ 15000,粘胶纤维聚合度为250~ 500 纤维素大分子的化学结构是由B -d-葡萄糖剩基彼此以1, 4-甙键连接而成，结构如下 n —聚合度 每隔两环有周期性重复，两环为一个基本链节，链节数为( n-2) /2，n为葡 萄糖剩基数，即纤维的聚合度，葡糖糖剩基上有三个自由存在的羟基，其中2, 3位上是仲羟基，6位上伯羟基 § 3.3 棉纤维的超分子结构 超分子结构也称为微结构，主要指棉纤维中次生胞壁纤维素大分子的聚集态结构，纤维素大分子的排列状态，排列方向，聚集紧密程度等。 一X 射线研究 1 棉纤维的X 射线研究结果 超分子结构中有晶体存在，有一定的取向度 2 棉纤维中纤维素的单元晶格单元晶格属于单斜晶系 3 纤维的结晶度与取向度 棉纤维的结晶度约为70%，麻纤维为90%，无张力丝光棉为50%，粘胶纤维为40% 二 电子显微镜的研究 1 棉纤维的电镜图 棉纤维中存在粗大的原纤，但原纤又是由更小的微原纤组成 2边缘（缨状）原纤模型及理论（见P43的图3-8 ） 纤维素大分子通过整齐排列组成微原纤，又由微原纤进行整齐排列形成原纤，原纤中少数
建材的防火等级有几个呢 jinyi1314521 10级分类：理工学科被浏览4290次qq 采纳率：51% 10级有5个。 A 级：不燃性建筑材料：几乎不发生燃烧的材料。A1级：不燃，不起明火A2级：不燃，要测量烟，要合格。B1级：难燃性建筑材料：难燃类材料有较好的阻燃作用。其在空气中遇明火或在高温作用下难起火，不易很快发生蔓延，且当火源移开后燃烧立即停止。B2级：可燃性建筑材料：可燃类材料有一定的阻燃作用。在空气中遇明火或在高温作用下会立即起火燃烧，易导致火灾的蔓延，如木柱、木屋架、木梁、木楼梯等。B3级：易燃性建筑材料：无任何阻燃效果，极易燃烧，火灾危险性很大。具体的可以到朗域官网看一下，有A级防火材料的检测报告。 材料燃烧性能等级判定 (2007-03-20 11:39:17) 转载 标签： 氧指数 燃烧性能 试件 试样 温升 分类：建筑工程管理 两个标准对材料燃烧性能等级判定要求的对照 内容 GB 50222—95附录A GB 8624—1997 适用范围适用于民用建筑和工业厂房的内部设计。民用建筑中 包括顶棚、墙面、地面、隔断的装修以及固定家具、 窗帘、帷幕、床罩、家具包布、固定饰物等。工业厂 房中包括顶棚、墙面、地面、隔断等。 适用于各类工业和民用建筑工程中所使 用的结构材料和各种装饰装修材料。 A级材料判定条件1炉内平均温升不超过50℃。 2试样表面平均温升不超过50℃。 3试样中心平均温升不超过50℃。 4试样平均持续燃烧时间不超过20 s。 5试样平均质量损失率不超过50%。 1炉内平均温升不超过50℃。 2试样平均持续燃烧时间不超过20 s。 3试样平均质量损失率不超过50%。 B1级材料判定条件1要经过难燃性试验，试件燃烧的剩余长度平均值 ≥150 mm，其中没有一个试件的燃烧剩余长度为零。 1按GB/T 8626测试，燃烧性能达到规定 指标，且不允许有燃烧滴落物点燃滤纸现
人们常常以为，减肥就要节食，要减少吃东西的量。其实，这是一个误区。减肥减的不应该是食物，而是能量。否则，饥饿难耐的情况下只能促进食欲的增加，导致减肥失败、反弹甚至变得更胖。那么，有没有不增能量、又不让人忍饥挨饿的食物呢？当然有，这就是纤维素。 同面粉一样，纤维素也属于碳水化合物，也就是俗称的“糖”，能够饱腹充饥；但是与面粉不同的是，纤维素难以被消化吸收，虽然在人体肠道内走了一遭，但最终以粪便的形式被完全排除体外，中间没有经过任何营养代谢，不给身体留下一丝热量。这样，即使吃了一样多的食物，能量的摄入却大大减少了，达到了控制体重甚至减肥的效果。过去，纤维素还因此常常被当做“废物”；近年来，人们才越来越认识到这种不含“营养”成分的物质的营养价值，成为继蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质和水之后的“第七营养素”。 纤维素还具有吸水功能，吸水后体积就会膨胀、变大。这样，分泌液和大体积的纤维素都会在胃肠道中占有较大空间，增强饱腹感，给大脑传达“我饱了，不要再吃了”的信息，达到控制食量的目的。 另外，纤维素本身还可以和胆汁结合，减少肠道对胆固醇的重吸收。同时，纤维素吸水后还会变得又重又润滑，从而帮助肠道运动，促进排便。而粪便的排除不仅减少了食物中的脂肪在肠道的停留时间，也减少了糖类这种身体重要能量来源在身体里的逗留，从而减少了肠道对脂肪和糖类的吸收，从另一方面达到了减肥的目的。 1. 纤维素这种不甜的“糖”能够减缓血液对葡萄糖，平衡血糖浓度，促进肌肉和脂肪细胞对胰岛素的敏感性，从而预防并辅助治疗糖尿病。 2. 纤维素具有很强的吸水性，并能帮助肠道运动，及时通过排便排出身体内藏匿在粪便中的致病因子，从而预防便秘、痔疮及胃肠炎等多种疾病，甚至预防糖尿病、癌症、心脑血管疾病和老年性痴呆症等重大疾病。 3. 纤维素能够与腐生菌、胆酸和厌氧菌等肠道致病因子作斗争，并帮助肠道运动、排出藏匿在粪便中的毒素，从而降低肠道癌症隐患。因此，纤维素被称为“肠道抗癌卫士”。 4. 纤维素可以通过促进排便、减少肠道对胆汁中胆固醇的重吸收等多种方法，降低血液中的胆固醇等脂类，从而保护我们的心脑血管。
第三章纤维素纤维的结构和性能 天然纤维素纤维（棉、麻） 纤维素纤维 再生纤维素纤维（粘胶纤维、铜氨纤维、醋酯纤维） §3.1纤维素纤维的形态结构 一棉纤维的形态结构 棉纤维是种子纤维，其主要成分为纤维素、果胶、蜡质、灰分、含氮物质。 外形：上端尖而封闭，下端粗而敞口，细长的扁平带子状，有螺旋状扭曲，截面呈腰子形，中间干瘪空腔。 最外层：初生胞壁 从外到里分三层：中间：次生胞壁 内部：胞腔 1 初生胞壁 决定棉纤维的表面性质，它又分为三层，最外层为果胶物质和蜡质所组成的皮层。因而具有拒水性，在棉生长过程中起保护作用。但在染整加工中不利。 2 次生胞壁 纤维素沉积最后的一层，是构成纤维的主体部分，纤维素含量很高，其组成和结构决定棉纤维的主要性能。 3 胞腔 输送养料和水分的通道，蛋白质、色素等物质的残渣沉积胞壁上，胞腔是棉纤维内最大的空隙，是染色和化学处理时重要的通道。 二麻纤维的形态结构 麻纤维主要有：苎麻、亚麻是属于韧皮纤维，以纤维束形式存在 单根纤维是一个厚壁、两端封闭、内有狭窄胞壁的长细胞 苎麻两端呈锤头形或分支亚麻两端稍细呈纺锤形纵向有竖纹和横节 主要化学组成和棉纤维一样是纤维素，但含量低。
§3.2纤维素大分子的分子结构 纤维素是一种多糖物质，其大分子是由很多葡萄糖剩基连接而成，分子式为（C6H10O5）n复杂的同系物混合物，n为聚合度，棉聚合度为2500~ 10000，麻聚合度为10000~ 15000，粘胶纤维聚合度为250~ 500 纤维素大分子的化学结构是由β-d-葡萄糖剩基彼此以1，4-甙键连接而成，结构如下 每隔两环有周期性重复，两环为一个基本链节，链节数为（n-2）/2，n为葡萄糖剩基数，即纤维的聚合度，葡糖糖剩基上有三个自由存在的羟基，其中2，3位上是仲羟基，6位上伯羟基