CN101089249A

CN101089249A - 以离子液体为溶剂的纤维素共混纤维的制备和应用

Info

Publication number: CN101089249A
Application number: CN 200710043563
Authority: CN
Inventors: 何春菊; 王庆瑞; 陈雪英; 孙俊芬
Original assignee: Donghua University
Current assignee: Donghua University
Priority date: 2007-07-06
Filing date: 2007-07-06
Publication date: 2007-12-19

Abstract

本发明涉及一种以离子液体为溶剂的纤维素共混纤维的制备和应用，制备包括：(1)粉碎的纤维素、甲壳素/壳聚糖与离子液体混合均匀，在25～160℃温度下溶解1～80小时，形成总固含量为3～40％的均一稳定纺丝溶液；(2)过滤、脱泡后，经单孔或多孔喷丝板进入凝固浴中固化，纺丝速度为5～150m米/分；(3)经塑化拉伸后，再经水洗、漂白、上油、干燥，得到纤维素共混纤维制品。该方法工艺能耗和操作费用低，环保，制备的纤维素共混纤维具有良好的机械强度。本发明制备的纺丝原液也可用于中空纤维膜的制备，特别是用于制造人工脏器和净水器的用膜。

Description

以离子液体为溶剂的纤维素共混纤维的制备和应用

技术领域

本发明属纤维素共混纤维的制备和应用，特别是涉及一种以离子液体为溶剂的纤维素共混纤维的制备和应用。

背景技术

自然界中的所有物质中纤维素不仅储备量大，而且有巨大的恢复量。目前只有极少的纤维素被制成纤维，用于制造纤维和薄膜的纤维素量，还不及世界工业生产的纤维素产量的4％。随着人类对自然界认识的不断深入以及石油、煤、天然气等资源的日益短缺，纤维素的利用还将逐渐扩大。

纤维素纤维由于原料纤维素能被生物分解或安全燃烧转化成水蒸气和二氧化碳，由废弃物引起的破坏环境问题少，因此发展纤维素纤维是十分必要的。目前生产纤维素纤维主要采用的是粘胶法，生产过程冗长而复杂，能耗和操作费用高，并存在废气、废水、废渣的污染、处理回收等多项问题。

离子液体作为一种新型的纤维素溶剂，在较宽的范围内以液态存在，且具有良好的热稳定性，无毒、无挥发性，有利于环境保护和操作人员健康。通过选择适宜的阴、阳离子组合，可以改变离子液体的物理化学性质，从而溶解多种有机物、无机物和高分子材料。许多离子液体对纤维素的溶解度很大，有些甚至达到35％，但采用纤维素黄化法生产粘胶纤维所采用的纤维素浓度不超过10％，因此，采用离子液体生产纤维素纤维可以大大提高生产效率。

目前见于报道的纤维素共混纤维报道很少，多数利用纤维素纤维与其他纤维混纺来生产。

甲壳素、壳聚糖具有抑菌、止痒、防臭、消臭、消炎、止痛等功能，但仅有一篇采用粘胶法制备纤维素/甲壳素共混纤维的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种以离子液体为共溶剂来制备纤维素共混纤维的方法和应用，该方法环境污染少，可以满足生产需要。

本发明的一种以离子液体为溶剂的纤维素共混纤维制备方法，包括下列步骤：

(1)粉碎的纤维素、甲壳素/壳聚糖与离子液体混合均匀，在25～160℃温度下溶解1～80小时，形成总固含量为3～40％的均一稳定纺丝溶液；

(2)过滤、脱泡后，经多孔喷丝板进入凝固浴中固化，纺丝速度为5～150m米/分；

(3)经塑化拉伸后，再经水洗、漂白、上油、干燥，得纤维素共混纤维制品。

所述的纤维素选自竹浆粕、木浆粕、棉浆粕、芦苇浆、甘蔗渣浆或黄麻杆浆中的一种，聚合度为300～2500，α-纤维素含量≥90％；

所述的甲壳素/壳聚糖η＝20～35cps，粒度≤4mm，纯度≥90％，蛋白质≤0.5％，灰份≤1％，与纤维素的混合比例为99∶1～1∶99；

所述的离子液体由阳离子和阴离子组成；

所述的阳离子为取代基是氢、C₁～C₆的烷基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、羟乙基、羟丙基、烷氧基中的一种或几种的烷基季铵离子、烷基季磷离子、烷基咪唑离子、烷基吡啶离子；

所述的阴离子为卤素离子、BF₄ ^-、PF₄ ^-、SCN^-、CN^-、OCN^-、CNO^-、CF₃SO₃ ^-、CF₃COO^-、(CF₃SO₂)₂N^-或(CF₃SO₂)₂Cl^-中的一种；

所述的凝固浴为水或0～60％的离子液体水溶液，凝固浴温度为0～90℃；

所述的拉伸选自紧张拉伸、喷头拉伸、塑化拉伸、空气浴后拉伸或回缩中的一种或几种，总拉伸比为10-200％。

本发明的以离子液体为溶剂的纤维素共混纺丝原液也可用于中空纤维的制备，特别是用于制造人工脏器和净水器的用膜。

本发明的有益效果：

(1)采用离子液体制备纤维，避免了粘胶法冗长而复杂的生产过程，生产过程明显缩短，工艺能耗和操作费用低，而且有利于环境保护和操作人员健康，符合绿色生产的要求；

(2)本发明所制备得到的纤维素共混纤维具有良好的机械强度，其机械性能明显高于相应的采用粘胶法生产的常规粘胶纤维；

(3)共混纤维还可制造内衣、手帕、经混纺或纯纺可制成各种服装面料。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

将粉碎的9.95份浆粕、0.05份甲壳素混合，与100份[BMIM]Cl离子液体混合均匀，在45℃下搅拌24小时，得到纺丝溶液。纺丝溶液经过滤、脱泡后，经多孔喷丝板进入到含5％离子液体的凝固浴中，凝固浴温度为25℃。经过10％的塑化拉伸后，再经水洗、漂白、上油、干燥等程序，纺丝速度为5米/分，得到强度为3.2cN/dtex的纤维。

实施例2

将粉碎的9份浆粕、1份甲壳素混合，与200份[BMIM]Cl离子液体混合均匀，在100℃下搅拌120小时，得到纺丝溶液。纺丝溶液经过滤、脱泡后，经多孔喷丝板进入到水凝固浴中，凝固浴温度为15℃。经过1％的塑化拉伸后，再经水洗、漂白、上油、干燥等程序，纺丝速度为20米/分，得到强度为3.5cN/dtex的纤维。

实施例3

将粉碎的9份浆粕、1份甲壳素混合，与40份[AMIM]Br离子液体混合均匀，在60℃下搅拌80小时，得到纺丝溶液。纺丝溶液经过滤、脱泡后，经多孔喷丝板进入到含25％离子液体的凝固浴中，凝固浴温度为55℃。经过8％的塑化拉伸后，再经水洗、漂白、上油、干燥等程序，纺丝速度为30米/分，得到强度为4.0cN/dtex的纤维。

实施例4

将粉碎的9份浆粕、1份甲壳素混合，与90份[AMIM]Cl离子液体混合均匀，在150℃下搅拌50小时，得到纺丝溶液。纺丝溶液经过滤、脱泡后，经多孔喷丝板进入到含45％离子液体的凝固浴中，凝固浴温度为85℃。经过5％的塑化拉伸后，再经水洗、漂白、上油、干燥等程序，纺丝速度为40米/分，得到强度为2.3cN/dtex的纤维。

Claims

1.一种以离子液体为溶剂的纤维素共混纤维制备方法，包括下列步骤：

(2)过滤、脱泡后，经单孔或多孔喷丝板进入凝固浴中固化，纺丝速度为5～150m米/分；

(3)经塑化拉伸后，再经水洗、漂白、上油、干燥，得到纤维素共混纤维制品。

2.根据权利要求1所述的一种以离子液体为溶剂的纤维素共混纤维制备方法，其特征在于：所述的纤维素选自竹浆粕、木浆粕、棉浆粕、芦苇浆、甘蔗渣浆或黄麻杆浆中的一种，聚合度为300～2500，α-纤维素含量≥90％。

3.根据权利要求1所述的一种以离子液体为溶剂的纤维素共混纤维制备方法，其特征在于：所述的甲壳素/壳聚糖η＝20～35cps，粒度≤4mm，纯度≥90％，蛋白质≤0.5％，灰份≤1％，与纤维素的混合比例为99∶1～1∶99。

4.根据权利要求1所述的一种以离子液体为溶剂的纤维素共混纤维制备方法，其特征在于：所述的离子液体由阳离子和阴离子组成，阳离子为取代基是氢、C₁～C₆的烷基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、羟乙基、羟丙基、烷氧基中的一种或几种的烷基季铵离子、烷基季磷离子、烷基咪唑离子、烷基吡啶离子；阴离子为卤素离子、BF₄ ^-、PF₄ ^-、SCN^-、CN^-、OCN^-、CNO^-、CF₃SO₃ ^-、CF₃COO^-、(CF₃SO₂)₂N^-或(CF₃SO₂)₂Cl^-中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种以离子液体为溶剂的纤维素共混纤维制备方法，其特征在于：所述的凝固浴为水或0～60％的离子液体水溶液，凝固浴温度为0～90℃。

6.根据权利要求1所述的一种以离子液体为溶剂的纤维素共混纤维制备方法，其特征在于：所述的拉伸选自紧张拉伸、喷头拉伸、塑化拉伸、空气浴后拉伸或回缩中的一种或几种，总拉伸比为10-200％。

7.根据权利要求1所述的一种以离子液体为溶剂制备竹浆纤维的方法，其特征在于：所采用的纺丝方法为湿法纺丝、熔喷湿纺或干喷湿纺法。

8.一种以离子液体为溶剂制备的竹浆纤维，用于制造人工脏器和净水器的用膜。