[發(fā)明專利]一種纖維素的溶劑

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910065084.6
• 申請(qǐng)日: 2009-05-22
• 公開（公告）號(hào): CN101560258A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王鍵吉;許愛榮;樊靜;軒小朋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南師范大學(xué)
• 主分類號(hào): C08B1/00
• 分類號(hào): C08B1/00;C08J3/09;C08L1/02
• 代理公司: 新鄉(xiāng)市平原專利有限責(zé)任公司
• 代理人: 毋致善

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種溶劑，特別是一種室溫下溶解纖維素的溶劑。

背景技術(shù)：

在應(yīng)用過程中，纖維素大多需要預(yù)先溶解。但是，由于纖維素分子間和分子內(nèi)龐大的氫鍵網(wǎng)絡(luò)，纖維素極難溶于水及大多數(shù)有機(jī)溶劑中，這已成為纖維素開發(fā)應(yīng)用的最大障礙。因此，開發(fā)有效的纖維素溶劑體系是解決這一難題的關(guān)鍵。多年來，人們一直努力尋找和開發(fā)合適的能使纖維素溶解的溶劑體系。迄今為止，已經(jīng)工業(yè)應(yīng)用的溶劑體系主要有粘膠法(NaOH/CS₂體系)和N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)體系。粘膠法是生產(chǎn)粘膠絲和玻璃紙的傳統(tǒng)工藝，目前仍占主導(dǎo)地位，但該方法由于大量使用重金屬鹽、CS₂等有害化學(xué)物質(zhì)造成環(huán)境污染并損害人體健康。雖然NMMO體系能夠生產(chǎn)出似天然蠶絲一樣的非衍生化纖維，但它存在成本高、有反應(yīng)副產(chǎn)物、溶解條件苛刻等問題。其它已被研究的溶劑體系有DMAc/LiCl，TBAF/DMSO，DMF/N₂O₄，LiClO₄·3H₂O及LiSCN·2H₂O等。雖然這些溶劑體系各有優(yōu)點(diǎn)，但存在如下缺點(diǎn)：溶劑不穩(wěn)定、成本高、有毒、難以回收及操作條件苛刻等。離子液體是近年來興起的一種極具應(yīng)用前景的“綠色”溶劑。與傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑相比，離子液體具有幾乎可以忽略的蒸汽壓、熱穩(wěn)定性高、極性強(qiáng)、不氧化、不燃燒、易回收等優(yōu)良性能。近年來，人們已研究將離子液體作為溶解纖維素的溶劑，并且取得了重要的研究成果，如纖維素能夠溶解在如下離子液體中：1-丁基-3-甲基咪唑氯化物(bmimCl)，1-烯丙基-3-甲基咪唑氯化物(amimCl)，1，3-二烷基咪唑甲酸鹽([RR′im][HCOO])以及1-乙基-3-甲基咪唑烷基磷酸鹽([emim][(MeO)₂PO₂])。盡管離子液體在纖維素溶解及均相處理方面的優(yōu)勢(shì)日益突出，但也有不足之處。例如，雖然1，3-二烷基咪唑氯化物(RR′imCl)是纖維素潛在的優(yōu)良溶劑，但大多數(shù)RR′imCl離子液體在室溫下是固體，溶解纖維素要在超過80℃以上的溫度下進(jìn)行(J.Am.Chem.Soc.，2002，124，4974-4975)。雖然amimCl和amimHCOO在室溫下是液體，但只有將溫度升至60℃，纖維素才開始溶解在amimCl中(Biomacromolecules，2004，5，266-268)；同時(shí)，amimHCOO的熱穩(wěn)定性較差，且易導(dǎo)致纖維素降解(Macromolecules?1991，24，6670-6679；Cellulose?1999，6，213-219)。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明是提供一種纖維素的溶劑，這種溶劑可在室溫下溶解纖維素。本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種纖維素的溶劑，其特征在于：所述溶劑為1-丁基-3-甲基咪唑醋酸鹽離子液體與二甲基亞砜助溶劑的復(fù)合溶劑。1-丁基-3-甲基咪唑醋酸鹽離子液體與二甲基亞砜助溶劑的質(zhì)量比為2∶1-1∶5。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較具有溶解溫度低(室溫)、溶解度高、溶解速度快、操作方便的顯著優(yōu)點(diǎn)。

具體實(shí)施方式：

本發(fā)明首先篩選出對(duì)纖維素具有較強(qiáng)溶解能力的離子液體1-丁基-3-甲基咪唑醋酸鹽(bmimAc)，再篩選出可以與(bmimAc)互溶的助溶劑二甲基亞砜(DMSO)，然后將bmimAc與DMSO按一定的比例互溶形成的一種復(fù)合溶劑，經(jīng)過大量試驗(yàn)，按bmimAc與DMSO的質(zhì)量比為2∶1-1∶5制成的復(fù)合溶劑具有優(yōu)良的溶解纖維素性能，實(shí)現(xiàn)了在室溫下大劑量溶解纖維素的效果。

本發(fā)明有以下實(shí)施例：

1).實(shí)現(xiàn)了室溫下纖維素的大劑量溶解，明顯優(yōu)于同等條件下的其它溶劑。例如：25℃時(shí)，微晶纖維素在bmimAc/DMSO(1∶1)中的溶解度可達(dá)到15.0％；在17℃時(shí)，微晶纖維素在bmimAc/DMSO(1∶5)中的溶解度可達(dá)到8.0％。除[emim][RR′PO₂](25℃時(shí)能溶解2-4wt.％的纖維素)之外，其它溶劑在此溫度下溶解纖維素的文獻(xiàn)未見報(bào)道。

2).在35℃，具有高聚合度而且在其它溶劑中難溶的脫脂棉(聚合度DP＝1583)和天然棉(DP＝2179)均能容易地溶解在bmimAc/DMSO(1∶1)中，溶解度分別為6.0％和3.5％；85℃時(shí)的溶解度分別為12.5％和11.0％。