液晶溶液制备纤维素纤维技术

液晶纺丝是一类纺制高性能纤维的重要方法，一些国家已经从刚性骨架大分子的向列型液晶纺制出高强高模纤维制品。研究表明，从纤维素及其衍生物也能进行液晶纺丝制备纤维。

形成液晶态的分子要具有适当的刚性和较大的长径比。高分子链的刚性可以由Mark-Houwink方程中的α为0.5，刚性链α为1.8，而0.5<α<1.8时分子为半刚性，这样的分子有可能形成液晶态。而纤维素及其大多数衍生物都是半刚性分子，α值介于0.706～1.000之间，在适当的条件下可以形成液晶。(www.xing528.com)

Chanzy[122]首次报道了纤维可以形成液晶溶液。他们将纤维素溶解在NMMO的水溶液中，当纤维素质量分数超过20%时，溶液出现双折射现象。Yang[123]将纤维素溶于铵/硫氰酸铵（NH3/NH4SCN）体系之中得到各向异性溶液，纺制了强度为0.4GPa、模量为20.5GPa的纤维。Quenin[124]将纤维素/N-甲基吗啉-N-氧化物液晶溶液纺制了纤维，其强度和模量分别提高到0.9GPa和35GPa。Northolt[125]则通过纤维素/多聚磷酸液晶体系制备的纤维强度和模量进一步提高到1.7GPa和44GPa。相比之下，O’brien[126]将三醋酸纤维素溶解在含三氟乙酸的混合溶剂中形成向列相液晶溶液，先纺制成纤维，再经皂化后得到了强度达10cN/dtex的纤维素纤维，并且发现制备的纤维素纤维具有纤维素Ⅰ型结构。Northolt[124]分析后认为，纤维素Ⅱ型结构不可能有很高的弹性伸长和强度，只有纤维素Ⅰ型才有可能获得很高的强度。胡学超[127]分析上述液晶体系后发现仅醋酸纤维素再生制备出的纤维素纤维具有纤维素Ⅰ型结构，其他均为纤维素Ⅱ型结构。且通过简单的醋酸纤维素纺丝再生后获得了较高强度的纤维，表明通过液晶纺丝获得纤维素Ⅰ型结构才能制备出高强度纤维素纤维。近年来，徐鹤[128]研究了磷酸/多聚磷酸体系溶解纤维素制备液晶溶液及其可纺性，其纺丝结果表明，所得纤维结构为纤维素Ⅱ型，强度2.71cN/dtex，且在该体系下纤维素降解明显。因此，如何通过液晶纺丝制出具有纤维素Ⅰ型结构的纤维是未来研究的重点和难点。