氨基磺酸鈉，又稱磺酸氨基鈉鹽，是一種重要的有機(jī)化合物。它在多個(gè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，這很大程度上得益于其獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì)。纖維素是一種豐富的天然高分子材料，具有環(huán)保、可降解等優(yōu)點(diǎn)，但其分子內(nèi)和分子間存在大量氫鍵，導(dǎo)致溶解困難，限制了其回收利用。為提高棉纖維在低溫條件下的溶解性能，本研究在NaOH/尿素/硫脲/水溶液體系（簡稱SUT體系）中引入了氨基磺酸鈉作為溶解助劑，系統(tǒng)考察其對高聚合度天然棉纖維溶解效果的影響。

圖1 氨基磺酸鈉的外觀

實(shí)驗(yàn)以原棉纖維為原料，首先通過正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了SUT基礎(chǔ)配方，確定NaOH、尿素和硫脲的最佳質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為7%、6%和6%。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了氨基磺酸鈉的添加量、預(yù)冷溫度和攪拌時(shí)間對溶解過程的影響。結(jié)果表明，添加少量氨基磺酸鈉能顯著提升棉纖維的溶解率。當(dāng)氨基磺酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15%、預(yù)冷溫度-12℃、攪拌時(shí)間20分鐘時(shí)，棉纖維的溶解率可達(dá)92.00%，較未添加氨基磺酸鈉的體系提高約41.97%。

氨基磺酸鈉促進(jìn)溶解的機(jī)理在于其分子結(jié)構(gòu)中具有2個(gè)氫鍵供體和4個(gè)氫鍵受體，能有效破壞纖維素分子的氫鍵網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)溶劑對纖維素特別是高聚合度部分的滲透與分散能力。預(yù)冷至-12℃有利于保持體系的低溫狀態(tài)，抑制纖維素分子重聚；適度攪拌可加速溶劑擴(kuò)散，但過長會(huì)導(dǎo)致體系溫度升高，反而引起凝膠化，降低溶解率。

通過掃描電鏡、X射線衍射、紅外光譜及熱重分析對再生纖維素進(jìn)行表征發(fā)現(xiàn)，溶解后的棉纖維表面出現(xiàn)裂紋與粗糙化，再生材料呈絮狀團(tuán)聚。X射線衍射顯示纖維素晶型從Ⅰ型轉(zhuǎn)變?yōu)棰蛐停Y(jié)晶度下降。熱重分析表明再生纖維素的熱穩(wěn)定性有所降低，初始熱分解溫度從266.14℃降至230.55℃。

圖2 未添加氨基磺酸鈉和添加氨基磺酸鈉后棉纖維的傅里葉紅外光譜圖對比

綜上，氨基磺酸鈉的加入顯著改善了SUT體系對棉纖維的低溫溶解性能，為實(shí)現(xiàn)廢棄棉織物的高效回收與資源化利用提供了可行途徑。該溶解過程主要為物理變化，不產(chǎn)生新化學(xué)結(jié)構(gòu)，具備良好的環(huán)保性與操作可行性。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉慧敏, 迪麗達(dá)·馬塔, 賈麗霞. 氨基磺酸鈉對堿/脲體系低溫溶解棉纖維的影響[J]. 印染助劑, 2021, 38(10): 37-41.