[發(fā)明專利]使用N-甲基嗎啉-N-氧化物的均質(zhì)纖維素溶液的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010024240.0
• 申請(qǐng)日: 2020-01-09
• 公開（公告）號(hào): CN113087927A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳永世;廖建華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 雅思雅思拉普;深圳市元久科技有限公司
• 主分類號(hào): C08J3/09
• 分類號(hào): C08J3/09;C08L1/02
• 代理公司: 北京鴻元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11327
• 代理人: 姜虎;陳英俊

提供纖維素溶液的制備方法，其包括以下步驟：(a)制備纖維素粉末；(b)將液態(tài)氧化叔胺溶劑注入到擠出機(jī)內(nèi)；(c)將在所述步驟(a)中獲得的纖維素粉末供應(yīng)到擠出機(jī)中，使得纖維素粉末在通過所述步驟(b)供應(yīng)的液態(tài)氧化叔胺溶劑中溶脹，從而生成糊劑；(d)使在所述步驟(c)中生成的糊劑在三螺桿擠出機(jī)內(nèi)的溶脹區(qū)間溶解；(e)對(duì)在所述步驟(d)中獲得的溶液進(jìn)行脫氣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及能夠用于制備纖維素纖維或薄膜的高均質(zhì)溶液的制備方法。更詳細(xì)涉及在三螺桿擠出機(jī)內(nèi)，將纖維素粉末直接溶解在液態(tài)N-甲基嗎啉-N-氧化物(N-methylmorpholine-N-oxide，NMMO)中，以制備高均質(zhì)的纖維素溶液的方法。

背景技術(shù)

在這里，提供背景技術(shù)，但并非意味著這些是公知技術(shù)。

Graenacher等在美國(guó)專利第2,179,181號(hào)中首次公開了在氧化叔胺溶劑中制備纖維素溶液的方法。隨后，更加有效且經(jīng)濟(jì)的方法被陸續(xù)提出。

美國(guó)專利第4,142,913號(hào)、美國(guó)專利第4,144,080號(hào)、美國(guó)專利第4,196,282號(hào)以及美國(guó)專利第4,246,221號(hào)公開了如下方法：在由于較高的含水量而無法溶解纖維素的，含水量為22重量％以上的氧化叔胺水溶液中，使纖維素溶脹后，從生成的淤漿(Slurry)中蒸餾、去除過量的水，并使纖維素溶解。這些方法是在減壓下實(shí)施蒸餾，耗時(shí)長(zhǎng)，具有在蒸餾時(shí)由于溶劑和纖維素的熱解而引起溶液變色的傾向。因此，這些方法整體上復(fù)雜，耗時(shí)長(zhǎng)，耗能高。

另外，作為減壓蒸餾器，Quigley使用了國(guó)際公開第WO 94/06530號(hào)中公開過的薄膜蒸餾器。但是，如此獲得的高粘度纖維素淤漿無法被有效地濃縮，并由于減壓蒸餾而不可避免地使用復(fù)雜的裝備。因此，這些方法具有生產(chǎn)性低且采用復(fù)雜的工藝及設(shè)備的缺點(diǎn)。

美國(guó)專利第4,211,574號(hào)公開了另一種制備纖維素溶液的方法。具體來說，在不足以溶解纖維素的，含水量為5％至15％的氧化叔胺溶液中，在85至95℃下，浸漬漿粕片材(pulp sheet)，以使其溶脹后，不經(jīng)過濃縮過程，通過直接攪拌和加熱，制備纖維素溶液。

但是，氧化叔胺(Tertiary amine oxide)溶劑只能使?jié){粕片材的表面一部分溶脹，因此在片材表面形成薄膜，而這種薄膜將阻止氧化叔胺溶劑滲透到漿粕片材內(nèi)部，導(dǎo)致溶液中的纖維素以未溶解的狀態(tài)殘留。當(dāng)片材表面形成薄膜時(shí)，即使強(qiáng)力攪拌或加熱，也不能獲得高均質(zhì)的溶液，因此這種方法存在著不能制備高均質(zhì)的纖維素溶液的缺點(diǎn)。

美國(guó)專利第4,416,698號(hào)公開了如下方法：將纖維素粉末與固態(tài)NMMO((N-methylmorpholine-N-Oxide)單純地混合后，將其在擠出裝置內(nèi)溶解，從而制備纖維素溶液。但是，尤其是大量使用兩種粉末成分時(shí)，得不到充分均勻的混合物，導(dǎo)致纖維素粉末中的一部分在所生成的溶液中以未溶解的狀態(tài)殘留。所以這個(gè)方法不適合產(chǎn)業(yè)化及大量生產(chǎn)。

作為在氧化叔胺中制備纖維素溶液的方法，到目前為止，在專利文獻(xiàn)中提及的方法可分成如下三種類型：在氧化胺溶液中含有過量的水并利用減壓蒸餾的第一類型(參考圖1)；在氧化胺溶液中，利用纖維素漿粕片材與單螺桿擠出機(jī)或雙螺桿擠出機(jī)的第二類型(參考圖2)；以及將纖維素與氧化胺粉末混合的第三類型(參考圖3)。

如上所述，在先技術(shù)的方法存在的問題在于，由于復(fù)雜的工藝，主要是減壓蒸餾工藝而要求復(fù)雜的設(shè)備，并由于溶液中高濃度的NMMO而均質(zhì)度令人不滿意。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

1.美國(guó)專利第2,179,181號(hào)

2.國(guó)際公開第WO94/06530號(hào)

3.美國(guó)專利第4,416,698號(hào)

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題