离子液体溶剂体系对壳聚糖溶解过程及成纤性能的作用规律研究

针对壳聚糖纤维材料制备过程中现有溶剂体系存在的高毒性、高污染及易导致壳聚糖降解等主要问题，拟以分子设计为手段，以吗啉、氨基酸、咪唑、吡咯等及其衍生物为阳离子骨架，分别将强亲核和强亲电基团引入离子液体的阴阳离子中，构建新型酸性亲水离子液体，旨在利用离子液体对壳聚糖分子的强氢键作用和静电作用的叠加效应打开大分子的聚集态，实现壳聚糖的有效溶解和结构重整，最终表现为再生壳聚糖纤维的优良力学性能。本项目拟解决两个关键问题：（1）调控离子液体结构使得壳聚糖实现溶解/降解性能的最佳平衡，并明确壳聚糖分子在离子液体和通用小分子酸性溶剂中的不同溶解机制；（2）探索离子液体结构对再生壳聚糖纤维结构、表观和力学性能的影响规律，以及据此创制优良壳聚糖纤维的关键因素。本项目为实现壳聚糖纤维湿法纺丝过程的清洁化提供科学基础和依据。

本项目主要取得了以下几方面的成果：将羧酸基团引入离子液体结构中，设计合成了氨基酸、咪唑和吗啉三个系列离子液体共30种，研究了离子液体对壳聚糖及其衍生物的溶解性、降解性及热稳定性，平衡了壳聚糖溶解性与降解性的矛盾，筛选创制出适宜于壳聚糖湿法纺丝工艺的离子液体溶剂体系。并通过对凝固浴和纺丝条件的探索和改进，成功制备出两种具有优良性能的壳聚糖纤维，均达到了合同规定的指标要求。揭示了溶解和成丝过程中的一些规律，探讨了壳聚糖的降解性和抑菌性。优选的离子液体溶剂体系在保证溶解和纤维性能的同时，可进行回收和循环利用。本项目已发表论文7篇(SCI 5篇)，获授权发明专利1项，参加国内会议3次，培养硕士研究生3名。