1、毕业论文文献综述 高分子材料与工程 功能化纤维素纤维的制备 引言 现今世界，石油、天然气资源的有限存储量以及它们的生产队地球和人类及生态环境的影响日趋严重，促使以天然资源为原料的高分子材料得以大力发展。其中，尤以纤维素、纤维素衍生物和木质纤维素的功能材料的研究和开发，最引起世界各国的兴趣和关注，这主要是由于这一天然资源廉价易得，既可以收获又可能再生，且具有生物可降解特点。早在 100 年前，纤维素纤维（如铜氨和粘胶纤维）就已得到了发展。过去的 6年间，全球纤维素纤维生产年平均增长率在 3.5%。 2008 年纤维素纤维 产量达 330 万 t，其中短纤维 300 万 t，长丝纱 37 万 t。
2、 2008 年粘胶纤维产量 254.49 万 t/a，主要产区在亚洲，约占世界粘胶纤维产量的 80%，欧洲占 17%。中国是粘胶纤维最大的生产国，约占全球产量的 47%。 随着科技的发展，人们生活水平的提高和人们对全球性的认识，功能化纤维素纤维的研究得到了重视。功能化纤维是指具有吸附、分离、 螯合、吸水、吸油、吸烟、导电、导光、光变色、远红外蓄热、蓄光、散发芳香、生物体吸收、生物降解、抗菌消臭、释放负氧离子、光催化、发光和纤维超微细带来的新功能等一大类纤维的总称，当纤维 中兼有多种功能，称之为多功能纤维。目前已商化的功能纤维品种有 21 种：中空纤维分离膜、活性炭纤维、离子交换纤维、金属螯合纤
3、维、超吸水纤维、吸油纤维、吸烟纤维、芳香纤维、森林浴纤维、负离子纤维、光催化纤维、光变色纤维、蓄光纤维、远红外蓄热纤维、发光纤维、光导纤维、导电纤维、抗菌消臭纤维、生物体吸收纤维、生物降解纤维和纳米纤维。 然而，随着人们生活水平的改善， 印刷行业、纺织工业等不断发展的同时，世界面临着严重的污染问题。染料的使用使我们的生活环境更富有色彩，同时废水的排放危害着我们的环境，危害我们的生命。酞菁作为 一种着色剂已广泛应用于涂料、印刷和纺织行业，近年来，金属酞菁因其结构特点在作为催化剂应用上也被广泛的研究，能够催化包括加氢反应、氮氧化物的还原反应等数 10 种有机反应，在催化氧化脱硫上已得到广泛应用。因
4、此，人们把目光转向了利用金属酞菁来保护我们的环境。最初人们将金属酞1 菁固定于不同负载材料上，如粘土类、分子筛、 Nafion膜、离子交换树脂和海藻酸盐凝胶微球等。但其体现的效果不是很好，而且负载过程负载操作不方便。然而纤维素纤维廉价易得，具有体积蓬松、表面积大等特点，对于常用的氧化剂稳定性良好且具有较好的耐光性能。 这样的载体对于在将来需要大规模使用非常合适。于是人们开始在这种功能化纤维素纤维上进行研究。 金属酞菁负载纤维 金属酞菁与生物体系中 P450 的辅基卟啉具有类似的分子结构，因而具有良好的催化性能，一直受到人们的广泛关注。人们对均相体系中金属酞菁的催化活性进行了研究，但是在均相体系
5、中存在着催化剂难与反应体系分离等问题。且金属酞菁由于其优异的耐酸碱性、较高的热稳定性和突出的催化性能而备受关注，然而，均相催化反应不利于金属酞菁的回收，同时也会导致二次污染，有效地解决方法使将其负载到合适的载体上进行非均相催化反应。 相 对于均相催化反应，将酞菁负载在载体上可以提高金属酞菁的抗氧能力，而且解决了均相催化反应中催化剂回收和重复利用的问题，减少了催化剂的损失。载体包括无机载体和有机载体，载体和催化组分结合的方式主要有共价结合、离子交换、物理吸附和化学吸附等，金属酞菁的有效负载方式主要有三种：一、金属酞菁环通过共价键与载体结合；二、金属酞菁中心金属离子与载体配位结合；三、带电荷的金属
6、酞菁与带反相电荷的载体通过静电作用结合。以上三种方式（共价结合、配位结合、静电结合）负载的金属酞菁能保持较高的催化和光催化性。 基于此，人们尝试选择纤 维素纤维为载体，将金属酞菁通过接枝反应负载在纤维上，得到一种新型的催化纤维 CoPcF。这种催化纤维在常温下对巯基乙醇具有良好的催化性能，且能从反应体系中分离出来重复使用，从而解决了因小分子金属酞菁对环境带来的二次污染。 结语 酞菁负载纤维已经向新世纪迈出了一步，功能化纤维素纤维正慢慢的普及各个领域。功能纤维是高科技纤维的重要品种，对缓解和解决水资源短缺、环保、节能、提高工作效率、维护身体健康、开发纺织品的新领域等有着及其重要的作用。在当今世界
7、能源短缺的形势下，开发多种新能源是各国刻不容缓的政策。我国的高性能 纤维已具备大规模产业化的条件，预期碳纤维、对位和间位 芳酰胺纤维、超强 PE 纤维、 PPS 纤维和玄武岩纤维将跻身世界产量大国行列，并向系列化产品发展，但产品质量的稳定性仍有2 待改进。 将纤维素纤维功能化使其可以面对目前以及将来所需要面对的问题。可以想象人们大规模的使用中空纤维膜使海水淡化，变成我们可以使用的水资源，让那些缺水区域的人们不再受水资源的困惑，茫茫大海造福人间。就目前而言，多功能的纤维素纤维可以用来维护我们的生态环境，空气中的臭气有毒物质、纺织印刷行业排放的污水已经得到了一定的有效处理。纤维素纤维产量大、 廉价
8、、可生物降解，对于其功能化的研究不能怠慢。 参考文献 1 Bogumil Laszkiewicz. New gererations of Lyocell fibers J. Chemical Fibers International, 2006, 56(4): 234-237. 2 叶代勇 , 黄洪 , 傅和青 , 等 . 纤维素化学研究进展 J. 化工学报 , 2006, 57(8): 1782-1791. 3 冯宝成 . 功能性纤维的开发现状与前景 J合成技术及应用 , 1995, 33(01): 68-70. 4 唐爱民 , 梁文芷 . 纤维素的功能化 J. 高分子通报 , 2000,
9、12(4): 1-9. 5 Focher B, M arzettiA , M arsano E, et al. J App l Po lym Sci, 1998, 67 (6): 961- 974. 6 Baran W, Makowski A , Wardas W. The effect of UV radiation absorption of cationic and anionic dye solutions on their photocatalytic degradation in the presence TiO2 J . Dyes Pigm , 2008 , 76: 226 -
10、230. 7 Fang J , Huang J C, Chen L K, et al.J International Sympo sium on Cellulo se and L ignocellulo sice96, Guangzhou, China, 1996, 82- 83. 8 徐敏虹 , 吕汪洋 , 李楠 , 姚玉元 , 陈文兴 . 酞菁负载纤维素纤维对活性染料的氧化脱色 J. 纺织学报 , 2008, 39(07): 2-3. 9 沈永嘉 . 酞菁的合成与应用 M. 北京 : 化学工业出版社 , 2000. 1662183. 10 姚玉元 , 陈文兴 , 吕素芳 . 催化纤维的制备
11、及其催化性能 J. 纺织学报 , 2007, 36(04): 1-4. 11 陈文兴 , 陈世良 , 吕慎水 , 姚玉元 , 徐敏虹 . 负载型酞菁催化剂的制备及其光催化氧化苯酚 J. 中国科学 (B 辑 :化学 ), 2007, 41(04): 2-5. 12 吕春燕 , 吕彤 .负载型金属酞菁的制备及其应用 J. 精细石油化工进展 , 2008, 26(12): 1-3. 3 13 Liang, X.; Fu, D.; Liu, R.; Zhang, Q.; Zhang, T. Y.; Hu, X. Highly efficientNaNO2-catalyzed destruction o
12、f trichlorophenol using molecular oxygen. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 5520-5523. 14 Fernandez, J.; Bandara, J.; Lopez, A.; Buffat, Ph.; Kiwi, J. Photoassisted Fenton degradation of nonbiodegradable azo dye (Orange II) in Fe-free solutions mediated by cation transfer membranes. Langmuir 1999, 15, 185-192. 15 汪进前 , 魏莉莉 , 吕素芳 , 张利 , 陈文兴 . 金属酞菁接枝纤维素纤维及其消臭性能J. 纺织学报 , 2006, 21(06): 2-3.
