[發(fā)明專利]一種綠色的連續(xù)溶解天然高分子材料的方法

有效

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• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111138686B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發(fā)明（設計）人: 傅強;謝康;陳楓
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C08J3/03
• 分類號: C08J3/03;C08L1/02
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 劉文娟

本發(fā)明涉及一種能夠連續(xù)溶解天然高分子材料的方法，屬于高分子材料領域。本發(fā)明提供一種連續(xù)溶解天然高分子材料的方法，所述方法為：先將溶劑和天然高分子材料粉末或天然高分子漿粕室溫下攪拌混勻得天然高分子材料懸浮液；再將懸浮液碾磨至其粒徑≤5mm；然后將碾磨后的懸浮液于?20～?12℃在雙螺桿擠出機內于600～1000rpm的剪切速率下高速剪切，于1～3min內溶解天然高分子材料，制得透明的天然高分子溶液；其中，所述天然高分子材料粉末或天然高分子漿粕中的天然高分子材料為能夠被低溫堿尿素水溶液溶解的天然高分子材料。本發(fā)明提供一種綠色環(huán)保的能夠工業(yè)化連續(xù)溶解天然高分子如纖維素的方法，方法簡單易行。

技術領域

本發(fā)明涉及一種能夠連續(xù)溶解天然高分子材料的方法，屬于高分子材料領域。

背景技術

纖維素、甲殼素等天然多糖高分子材料；由于分子內部含有大量氫鍵，分解溫度高于熔融溫度，只有特殊溶劑才能溶解，其中氫氧化鈉/尿素/水低溫溶解體系，因溶劑具有成本低廉、環(huán)境友好和安全無毒的優(yōu)點，具有良好的產業(yè)化前景。但是其存在以下缺陷：1)體系處于亞穩(wěn)態(tài)，在低溫或高溫下容易凝膠，溶解加工窗口窄；2)溶解溫度苛刻，需要快速混合纖維素和溶劑，一旦超過特定溫度將無法溶解；3)該溶劑與纖維素等混合后所得的體系很難進行后續(xù)脫泡、過濾工序，因此也就無法實現(xiàn)工業(yè)化生產；此外，利用該溶劑體系溶解9萬分子量的纖維素的溶解度只有4-5％，而且溶液容易凝膠化，凝膠時間在1小時之內，使得其后續(xù)無法正常紡絲。

針對此缺陷，現(xiàn)有技術中往往使用LiOH和尿素體系來代替NaOH和尿素體系，如中國專利200301115678公開了一種溶解纖維素的氫氧化鋰和尿素組合物溶劑及用途，通過冷凍解凍的方法或直接溶解纖維素并制備纖維素或者膜的方法，此方法雖然簡單易行，但因LiOH價格昂貴成本較高，無法達到工業(yè)上的要求。也有用NaOH、尿素和硫脲體系來代替NaOH和尿素體系，如東華大學提出了一種連續(xù)式低溫堿尿素法，其是在堿/尿素溶解體系中添加一定量的硫脲，直接將纖維素原料和堿/尿素/硫脲/水溶液配成懸浮液，然后快速將溫度降低到溶解溫度；在此體系中氫氧化鈉、尿素、硫脲和水之間形成球形絡合物，其中硫脲是形成外包絡合物的主體部分，使纖維素溶解時間大大縮短，提高了生產效率(童賢濤等纖維素膜的制備及性能研究；余木火等一種纖維素復合溶劑體系及其應用)；但是由于該溶劑體系中必須要加入硫脲，而硫脲具有毒性，并且使用硫脲有一定污染問題，因此其工業(yè)化生產并不環(huán)保。

由上述分析可知，現(xiàn)有技術中并沒有關于“僅采用NaOH和尿素體系作為溶劑，在不添加無毒害添加劑的情況下就能實現(xiàn)纖維素等天然多糖高分子連續(xù)化工業(yè)化生產”的相關報道；而如果能夠解決這一技術問題，則具有非常優(yōu)異的產業(yè)化價值，因為其不僅成本低廉，而且環(huán)保無毒。

發(fā)明內容

針對上述缺陷，本發(fā)明提供一種綠色環(huán)保的能夠連續(xù)溶解天然高分子如纖維素、甲殼素等材料的方法，該方法簡單易行，不僅實現(xiàn)了工業(yè)化連續(xù)生產天然多糖高分子材料，而且提高了天然高分子如纖維素的溶解度(9萬分子量纖維素的溶解度由4％提高到7％)，延長了凝膠化時間(9萬分子量纖維素15℃下的凝膠化時間由1小時延長至48小時以上)。

本發(fā)明的技術方案：

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種連續(xù)溶解天然高分子材料的方法，所述方法為：先將溶劑和天然高分子材料粉末或天然高分子漿粕室溫下攪拌混勻得天然高分子材料懸浮液；再將懸浮液碾磨至其粒徑≤5mm；然后將碾磨后的懸浮液于-20～-12℃在雙螺桿擠出機內于600～1000rpm的剪切速率下高速剪切，于1～3min內溶解天然高分子材料，制得透明的天然高分子溶液；

其中，所述天然高分子材料粉末或天然高分子漿粕中的天然高分子材料為能夠被低溫堿尿素水溶液溶解的天然高分子材料；

所述溶劑的組分和質量含量為：

NaOH 5～9重量份

尿素 10～15重量份