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选修实验结题报告

选修实验类型：□创新研究型综合设计型

题目：纤维素透明膜的制备及性能研究

姓名：

专业班级：

学号：

指导教师：

小组成员：

起止日期：

成绩：教师签名：

北方民族大学材料学院

实验名称

纤维素透明膜的制备及性能研究

实验目的

1、了解纤维素膜制备与利用。

2、掌握交联剂的官能团与高分子聚合物反应机理及常见结构性能表征。

3、掌握基本的加工合成操作。

实验原理

植物纤维素是地球上最丰富的可再生资源，属环境友好材料，充分利用纤维

素不仅可以保护环境，而且可以节省有限的石油资源。纤维素除少量用于衍生化

后制成膜外，迄今主要工业化的仍是粘胶法生产人造丝和玻璃纸，但生产过程中

产生大量CS2而严重污染环境。此外，用铜氨法生产纤维素丝和无纺布在日本旭

化成公司已有近50年历史。但溶剂回收和循环利用的设备和费用较昂贵。N-甲

基-N-吗啉氧化物是迄今为止最强的纤维素溶剂，用它制备的少量纤维素产品已

进入市场。

本实验研究纤维素的制备方法，以及不同的添加剂对纤维素膜的力学性能的

影响。

实验仪器和试剂

仪器：四氟乙烯搅拌桨，50ml烧杯，数显机械搅拌器，加热台，油浴锅，真空

干燥箱，鼓风干燥箱，离心管，离心机，玻璃板，刮膜棒，夹子。

药品：纤维素、烯丙基离子液体、戊二酸酐、N,N二甲基乙酰胺（DMAC），二环

己基碳二亚胺(DCC)等。

实验步骤

1、用天枰称取1g纤维素原料和20ml烯丙基离子液体

2、把反应物依次加入烧杯中，加热至90℃，搅拌反应30min。

3、将催化剂二环己基碳二亚胺(DCC)0.0375g，溶解到10mlN,N二甲基乙酰胺

（DMAC）中。再加入含有纤维素的烧杯中继续搅拌反应20min。

4、不用加交联剂。

5、反应完成后将高温的溶液倒入50ml的离心管中，在3000rp转速中离心5min。

脱除体系中的气泡。

6、将溶液放入烘箱中在60℃下加热10min。

7、将加热后的液体倒在玻璃板上，导致倒的时候注意防止气泡产生。用刮膜棒

刮出两毫米厚的膜。刮膜时注意玻璃板放置水平，否则会导致溶液流动。

8、待交联完后，取出待部分DMAC析出，再将纤维素膜泡在DMAC溶液中24h，

再泡在蒸馏水中24h。把体系中的DMAC泡出。

9、把纤维素膜夹在10×10cm的玻璃板中，放在真空烘箱中加热到60℃，烘干

12h。最后进行力学测试。

数据处理

1、红外光谱

图1红外光谱

-1

根据数据图分析，未加交联剂GA的膜在1650cm出现了峰，说明在此处含有

-1-1

-OH，加入交联剂后的膜在1650cm处没有峰，加入交联剂的膜在1730cm处

出现峰，说明未加交联剂的膜含有水，加入交联剂的膜不含有水。在1000-1100

-1

cm处出现的几个峰为-C-O-C-的伸缩振动峰。

1、拉伸比

图2拉伸比图

根据数据图分析，首先比较未加交联剂的黑色线与加了不同比例交联剂的其他数据，

得知添加交联剂后膜的拉伸率都有很大的增强。这是因为交联剂很大程度上增强了膜的韧

性。对比三组加了不同比例的交联剂后的数据，发现CELL：GA为2:3的力学性能最好，

拉伸率最高。

1、透光率

图3透光率

根据图片得知，加入添加剂GA的膜透光率比未加添加剂的膜透光率要高，在

200-400nm处表现明显，在400-800nm处差距逐渐缩小。

断面1

断面2

这是加了交联剂的膜的断面图，可以看出断裂面光滑，结构紧致，没有杂质

也没有气泡。

膜表面1