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Structure and Properties of Regenerated Cellulose Fibers Based on Dissolution of Cellulose in a CO2 Switchable Solvent
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2021-03-25 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.0c08907 Jinling Li 1, 2 , Shan Lu 1 , Fei Liu 1 , Qian Qiao 2 , Haining Na 1 , Jin Zhu 1
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2021-03-25 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.0c08907 Jinling Li 1, 2 , Shan Lu 1 , Fei Liu 1 , Qian Qiao 2 , Haining Na 1 , Jin Zhu 1
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Development of an effective, nontoxic, and easy-to-process novel cellulose dissolution system for the preparation of regenerated cellulose fibers is of great importance and necessity for a greener and more sustainable future, with which the traditional viscose process with serious pollution can be gradually substituted. Herein, we demonstrated the successful utilization of a CO2 switchable solvent, a novel cellulose derivative dissolution system resembling viscose but without releasing toxic gases such as CS2 and H2S, for the preparation of regenerated cellulose fibers. The corncob cellulose raw material can be readily dissolved completely after the capture of CO2 in dimethyl sulfoxide (DMSO) with 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene (DBU), resulting in cellulose spinning dope with high stability. Results showed that regenerated cellulose fibers with smoother surface morphology, a higher degree of crystallinity, and satisfactory mechanical properties were obtained under mild conditions with relatively slower double diffusion. Moreover, drawing treatment further increased the degree of crystallinity and orientation and the mechanical properties. All fibers had a dense structure, circular cross sections, no fibrillation, and high thermal stability. The regenerated cellulose fibers had degrees of crystallinity and orientation and tensile strength of 75.3%, 0.82, and 1.05 cN/dtex and 68.4%, 0.82, and 1.00 cN/dtex, respectively, in water and 30 vol % DMSO coagulation baths with a drawing ratio of 2.0 and 1.5, respectively. This work illustrated that the CO2 switchable solvent, which could be considered as “green viscose”, is a good candidate with great potential for the preparation of regenerated cellulose fibers with high performance and various functionalities in the future.
中文翻译：
基于纤维素在CO 2可转换溶剂中的溶解的再生纤维素纤维的结构和性能
开发一种有效，无毒且易于加工的新型纤维素溶解系统，用于制备再生纤维素纤维，对于绿色环保，可持续发展的未来至关重要，并且可以逐步消除具有严重污染的传统粘胶工艺。替代。在本文中，我们证明了成功地利用CO 2可转换溶剂（一种类似于粘胶但不释放有毒气体如CS 2和H 2 S的新型纤维素衍生物溶解系统）来制备再生纤维素纤维。捕获CO 2后，玉米芯纤维素原料可以很容易地完全溶解含1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳烯-7（DBU）的二甲基亚砜（DMSO）中，可得到具有高稳定性的纤维素纺丝原液。结果表明，在温和的条件下，具有相对较慢的二次扩散，可以得到具有平滑的表面形态，较高的结晶度和令人满意的机械性能的再生纤维素纤维。此外，拉伸处理进一步提高了结晶度和取向度以及机械性能。所有纤维均具有致密的结构，圆形横截面，无原纤化和高的热稳定性。再生纤维素纤维在水和30％体积的DMSO凝固浴中的结晶度和取向度以及拉伸强度分别为75.3％，0.82和1.05 cN / dtex和68.4％，0.82和1.00 cN / dtex。比为2.0和1.5，分别。这项工作说明了CO2种可转换溶剂，可以被认为是“绿色粘胶纤维”，是一种很好的候选物，在未来具有高性能和各种功能的再生纤维素纤维的制备中具有很大的潜力。
更新日期：2021-04-05
中文翻译：
基于纤维素在CO 2可转换溶剂中的溶解的再生纤维素纤维的结构和性能
开发一种有效，无毒且易于加工的新型纤维素溶解系统，用于制备再生纤维素纤维，对于绿色环保，可持续发展的未来至关重要，并且可以逐步消除具有严重污染的传统粘胶工艺。替代。在本文中，我们证明了成功地利用CO 2可转换溶剂（一种类似于粘胶但不释放有毒气体如CS 2和H 2 S的新型纤维素衍生物溶解系统）来制备再生纤维素纤维。捕获CO 2后，玉米芯纤维素原料可以很容易地完全溶解含1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳烯-7（DBU）的二甲基亚砜（DMSO）中，可得到具有高稳定性的纤维素纺丝原液。结果表明，在温和的条件下，具有相对较慢的二次扩散，可以得到具有平滑的表面形态，较高的结晶度和令人满意的机械性能的再生纤维素纤维。此外，拉伸处理进一步提高了结晶度和取向度以及机械性能。所有纤维均具有致密的结构，圆形横截面，无原纤化和高的热稳定性。再生纤维素纤维在水和30％体积的DMSO凝固浴中的结晶度和取向度以及拉伸强度分别为75.3％，0.82和1.05 cN / dtex和68.4％，0.82和1.00 cN / dtex。比为2.0和1.5，分别。这项工作说明了CO2种可转换溶剂，可以被认为是“绿色粘胶纤维”，是一种很好的候选物，在未来具有高性能和各种功能的再生纤维素纤维的制备中具有很大的潜力。
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