[發明專利]一種纖維素的溶解方法

無效

• 申請號: 201110273050.3
• 申請日: 2011-09-15
• 公開（公告）號: CN102432891A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 喻翠云
• 申請（專利權）人: 喻翠云
• 主分類號: C08J3/02
• 分類號: C08J3/02;C08L1/02
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所 42214
• 代理人: 劉榮

技術領域

本發明涉及一種纖維素的溶解方法，屬于天然高分子化學范疇。

背景技術

可再生資源、可持續發展技術以及環境友好材料已成為二十一世紀科技研發的重要方向。植物纖維素是地球最豐富的可再生資源，屬環境友好高分子材料，并可望成為21世紀的主要化工原料之一。纖維素可廣泛用于紡織、造紙、煙草、食品、農業及石油化工等技術領域。全世界用于紡織造紙的纖維素，每年就達800萬噸。但目前90％以上的再生纖維素產品仍采用傳統粘膠法生產，如J.Macromol.Sci.-Rev.Macromol.Chem.，1980，C18(1)，1中采用的方法是，纖維素在強堿作用下與CS₂反應生成纖維素黃酸酯，后溶于稀堿溶液制備粘膠液。纖維素粘膠液經噴絲或流延后在稀酸溶液中再生，制得粘膠纖維或玻璃紙。該法在生產過程中釋放出大量的有毒CS₂和H₂S氣體，不僅損害人體健康，而且嚴重污染環境。用銅氨法生產銅氨人造纖維存在環境污染和溶液回收問題。其他有機或無機溶劑，例如：二甲亞砜-氮氧化物(U.S.patent?3236669，1966)，NH₃/NH₄SCN水溶液(J.Polym.Sci.Polym.Chem.Ed.，1980，18，3469)，Ca(SCN)₂/NaSCN水溶液(Polymer?J.，1998，30，43：30，49)，ZnCl₂水溶液(U.S.Patent5290349，1994)，三氯乙醛一二甲亞砜一吡啶混合液(Polym.J1980，12，521)，LiCl/DMAc(U.S.Patent?4302252，1981)等，由于種種原因至今未見產業化。N-甲基氧化嗎啉(MMNO)(J.Polym.Sci.：Polym.Lett.Ed.1979，17，219)曾被公認為是最有前途的纖維素溶劑。1978年，德國Akzo?Nobel公司首先獲得它的纖維素纖維溶劑紡絲法專利，并于1980年獲得生產工藝專利。1989年布魯塞爾國際人造絲及合成纖維標準局(BISFA)把由這類方法制造的纖維素纖維的分類定名為“Lyocell”。此后，國際上用它制備的少量纖維素纖維產品已進入市場，但由于溶劑價格昂貴、紡絲溫度較高，工業化生產發展緩慢。此外，已報道纖維素和尿素在高溫下反應生成纖維素氨基甲酸酯，然后直接溶解在稀堿液中得到紡絲液(Finnish?Patent?61003；Finnish?Patent?62318；U.S.Patent4404369)，但是尿素用量高，而且還有副產物，難以產業化。目前還報道了一些環境友好型的溶解纖維素的方法，其中一種是將纖維素溶解在預冷至的溶劑中，該法用時短，效率高，無污染且廉價，所用的溶劑無毒且可回收循環使用，因此是一種綠色生產工藝，但該方法能耗比大，如要溶解42公斤纖維素需要在預冷將近1噸溶劑，不僅不利于節能減耗，而且很難用于工業化大生產。Kamide等人報道了纖維素在2.5molL^-1NaOH水溶液中的溶解，但這一溶劑必須使用聚合度低于250的經蒸汽爆破處理過的木漿纖維素，它在4℃左右時可溶解于NaOH溶液中(Japan?Patent1777283，1983；U.S.Patent?4634470：Polymer?J.，1984，12，857；Polymer?J.，1988，20，447)，而且所制得纖維絲強度極低。中國專利00114486.3公開了一種溶解纖維素的溶劑組合物用于纖維素的溶解，該溶劑組合物只能溶解分子量較小的纖維素(低于8.5×10⁴)，并且溶解時間長(12小時以上)，溶解度較小，因此工業化受到很大限制。

發明內容

本發明的目的是克服上述已有纖維素溶解方法中存在的問題，提供一種溶解纖維素效率高、方法綠色環保、節能減耗且易于實現工業化大生產的方法。

實現本發明目的所采用的技術方案如下：

一種溶解纖維素的方法，以木漿粕、棉漿粕、麻漿粕、竹漿粕、甘蔗渣漿、草纖維漿、纖維素無紡布或蒸爆纖維素漿中的至少一種為纖維素原料，將纖維素原料、NaOH和水在-15-50℃下攪拌均勻即制得透明的纖維素溶液，制得的纖維素溶液中纖維素含量為2-8wt％，NaOH含量為5～12wt％，其余為水。

或者將纖維素原料、NaOH、水，以及尿素在-15-50℃下攪拌均勻，即制得透明的纖維素溶液，制得的纖維素溶液中纖維素含量為2-8wt％，NaOH含量為5～12wt％，尿素含量不超過18wt％，其余為水。