调控再生纤维素薄膜超分子结构：离子液体溶液中凝固浴条件对力学性能的优化机制研究

本研究通过调控凝固浴温度（30–90?°C）和凝固剂类型（水/乙醇），显著提升了AmimCl离子液体再生纤维素薄膜的延展性。低温（30?°C）凝固形成均匀致密水凝胶网络，干燥后薄膜断裂伸长率达15%、强度150?MPa；乙醇溶剂交换进一步将延展性提升至30%（强度>100?MPa），突破了传统增塑剂迁移导致力学性能下降的瓶颈，为绿色高性能纤维素材料设计提供了新策略。

　　

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Chemicals

溶解级木浆（α-纤维素含量>96%）由Bracell（巴西）提供，其粘度平均聚合度（DPv）为640，采用铜乙二胺溶液（Sigma-Aldrich，分析纯）通过乌氏粘度计测定。1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐（AmimCl，纯度>99%）参照已有协议在实验室合成并纯化。乙醇（99.7%，分析纯）购自商用供应商。

Effect of coagulation Bath temperature on the structure and properties of dry films

在三种水凝固浴温度中，30?°C（df-w30）表现出最优力学性能：拉伸强度160?MPa，断裂伸长率15%（图2a）。df-w60的拉伸强度和断裂伸长率分别降至80?MPa和6%，而df-w90过脆无法获得有效应力-应变曲线。结果表明高温凝固会显著降低再生薄膜的强度和延展性。

Conclusions

凝固浴温度显著影响再生纤维素薄膜的均匀性和拉伸强度，低温凝固可形成更强韧且延展性更高的薄膜。30?°C低温凝固得到的干膜表现出150?MPa拉伸强度和15%断裂伸长率。结合乙醇溶剂交换可保留水凝胶网络结构，实现强度与延展性的平衡——断裂伸长率高达30%、拉伸强度超过100?MPa。