[發明專利]一種均質紡絲溶液的制備方法

有效

• 申請號: 202010828248.2
• 申請日: 2020-08-18
• 公開（公告）號: CN112430855B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 錢小磊;化丹丹;袁祖濤;張豪;李昊洋
• 申請（專利權）人: 鄭州中遠氨綸工程技術有限公司
• 主分類號: D01D1/02
• 分類號: D01D1/02;D01F2/02;D01F8/02;D01F4/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本申請涉及一種低溫熔融鹽與纖維素、角質蛋白或纖維素角質蛋白混合物的均質紡絲溶液的制備方法，包括：a)將溫度為t1的低溫熔融鹽與纖維素、角質蛋白或纖維素角質蛋白混合物進行預混合，以獲得堆積密度與壓實密度之比為0.29～0.32的蓬松狀預混物A，其中t1為5～50℃；b)將預混物A與溫度為t2的所述低溫熔融鹽進行充分混合，直至獲得均質透明的溶液，其中t1t2210℃。本發明方法通過上述兩步加入低溫熔融鹽，既保證了纖維素、角質蛋白充分溶脹，避免發生白芯現象，又縮短了溶解時間，防止溶解過程中發生過度降解。

技術領域

本發明涉及再生纖維素纖維領域，具體涉及一種低溫熔融鹽與纖維素、角質蛋白或纖維素角質蛋白混合物的均質紡絲溶液的制備方法。

背景技術

隨著不可再生資源的過度開采和日益緊張，可再生資源的研究和開發也越來越受到人們的關注。纖維素、角質蛋白等作為含量豐富的可再生資源，受到極大關注。纖維素、角質蛋白或者纖維素/角質蛋白的混合物可以溶解在一定的溶劑中制備成均質透明溶液，該溶液可以通過控制凝固成型條件制成長絲、短纖維、薄膜、發泡材料等。天然纖維素具有結晶度高，且分子間及分子內存在大量的氫鍵，具有難溶解、難融化和不可塑等特性，影響其應用。因此，尋找纖維素的有效溶解體系，增加纖維素的可塑性與可及性，是十分必要的。

低溫熔融鹽是指在室溫或接近室溫下呈現液態的、完全由陰陽離子所組成的鹽。低溫熔融鹽種類繁多，改變陽離子、陰離子的不同組合，可以設計合成出不同的低溫熔融鹽。由于低溫熔融鹽本身所具有的許多傳統溶劑所無法比擬的優點及其作為綠色溶劑應用于有機及高分子物質的合成，因而受到越來越多的化學工作者的關注。

近年來，國內外對以低溫熔融鹽為溶劑對纖維素、角質蛋白、木質素進行溶解和加工的研究越來越多。CN101160325B、CN1844214A、CN101089250A、CN1491974A等均是將低溫熔融鹽與纖維素均勻混合后，直接升溫溶解的方法制備纖維素/低溫熔融鹽溶液，而CN103710775A中則是將角質蛋白直接加入到高溫的低溫熔融鹽中溶解。但是由于純低溫熔融鹽對纖維素、角質蛋白溶解能力很強，在纖維素、角質蛋白或纖維素/角質蛋白溶解過程中，與低溫熔融鹽接觸的部分很快溶解，易形成溶解的纖維素、角質蛋白或纖維素/角質蛋白漿液包裹著還未溶解的纖維素、角質蛋白或纖維素/角質蛋白的狀態，使得內層的纖維素、角質蛋白不能夠完全溶解，因而存在纖維素、角質蛋白或纖維素/角質蛋白混合物溶解不均勻、在紡絲液中形成凝膠等問題，對纖維素、角質蛋白或纖維素/角質蛋白溶液的后續應用造成極大的困擾。此外，這種直接溶解法制得的紡絲原液的表觀黏度較高，使得紡絲原液的固含量受到限制，降低了生產效率。

CN 101476166A公開了一種間歇法制備紡絲原液的方法。該方法主要用于解決低溫熔融鹽溶解能力強、速度快而導致的被包裹在內部的纖維素未被溶解帶來的紡絲效果差的問題。但該方法需在高溫下真空除水，溶解時間較長，能耗高。

WO 2006/000197 A1、CN105670026A公開了一種纖維素溶液的制備方法，該方法是利用低溫熔融鹽在含水較多條件下不能溶解纖維素的特性，首先將低溫熔融鹽水溶液與纖維素原料進行預混合，然后在剪切、升高溫度、抽真空條件下除去多余的水，使纖維素在低溫熔融鹽中溶解，獲得均質透明的溶液。該方法與CN1211509C、CN1042165A中以NMMO為溶劑制備纖維素溶液的方法類似，該方法所需的真空脫水溶解設備較大且結構復雜，不利于工業化生產。

發明內容

為克服上述現有技術的缺陷，本發明提供了一種均質紡絲溶液的制備方法,采用真空條件下，升溫分步添加低溫熔融鹽與纖維素、角質蛋白或纖維素角質蛋白混合物進行混合，獲得充分溶解的勻質紡絲溶液。

由于低溫熔融鹽(離子液體)對纖維素的溶解能力太強,在溶解過程中,與離子液體接觸的部分纖維素很快溶解,形成了黏度較大的纖維素漿液,在一定程度上減小了離子液體向內層纖維擴散和溶解的能力,從而會形成包裹著的凝膠、氣泡以及未溶解的固體顆粒的紡絲液,難以形成勻質紡絲溶液，從而影響紡絲液質量。