CN101275307A - 制备再生纤维素丝的工业方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备再生纤维素丝的工业方法,不同点是,将纤维素溶解在溶剂中,充分搅拌,制得纤维素溶液,将纤维素溶液经过滤、脱泡、喷丝、凝固浴凝固、水洗、牵伸、烘干制得再生纤维素丝,所用的溶剂为6-13wt%氢氧化钠/7-15wt%尿素混合水溶液。该工艺简单,溶剂无污染且纤维素浓溶液中不含硫,制备的再生纤维素丝具有良好的力学性能,色牢度高,且成本较低,易于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备纤维素丝的工业方法,属于天然高分子领域,也属于化学、农业、环境工程领域。
背景技术
植物纤维素是地球上最丰富的可再生资源,属环境友好材料,将成为21世纪的主要化工原料之一。然而,目前在化学工业中纤维素远远没有达到充分利用,主要因为现有工艺中纤维素溶解过程繁杂、成本高且有污染,目前90%以上的再生纤维素产品仍采用传统粘胶法生产,纤维素在强碱作用下(氢氧化钠钠浓度18%)与CS2反应生成纤维素黄酸酯,变成纤维素粘胶液。纤维素粘胶液经流延后在稀酸溶液中再生,制得纤维素丝;该工艺在生产过程中释放出大量的有毒H2S和CS2气体,不仅损害人体健康,而且严重污染环境。用铜氨法生产铜氨人造纤维存在环境污染和溶液回收问题。其他有机或无机新溶剂,例如:二甲亚砜-氮氧化物,水溶液,Ca(SCN)2和NaSCN水溶液,ZnCl2水溶液,三氯乙醛-二甲亚砜-吡啶混合液,LiCl/DMAc由于种种原因而难以产业化。近年出现了新溶剂N-甲基氧化吗啉(NMMO)并被公认为是最有前途的纤维素溶剂,由这类方法制造的纤维素纤维的分类定名为“Lyocell”,国际上用它制备的少量纤维素纤维产品已进入市场,但由于其价格昂贵、纺丝温度较高,工业化生产发展缓慢。已有用6%NaOH/5%硫脲水溶液作为纤维素新溶剂,溶解纤维素并成功制备出强度优良的再生纤维素丝(中国专利:ZL00128162.3),但是该溶剂体系必须在冷冻条件下3-5小时才能溶解纤维素制备透明的纤维素浓溶液,因此难以实现工业化。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备再生纤维素丝的工业方法,该方法制备的再生纤维素丝具有良好的力学性能,且成本较低,易于工业化生产。
为实现上述目的,本发明所的技术方案如下:
一种制备纤维素丝的方法,将纤维素溶解在溶剂中,充分搅拌,制得纤维素溶液,将纤维素溶液经过滤、脱泡、喷丝、凝固浴凝固、水洗、牵伸、烘干制得再生纤维素丝。
所用的溶剂为6-13wt%氢氧化钠/7-15wt%尿素混合水溶液。
所用的溶剂优选为8-11wt%氢氧化钠/8-12wt%尿素混合水溶液。
所用的溶剂优选为9.5wt%氢氧化钠/10wt%尿素混合水溶液。
与现有技术相比,本发明具有如下优点:
本发明以价格便宜且无污染的氢氧化钠和尿素[(CO(NH2)2)]为原料制备的水溶液作为溶剂,通过直接快速(2-10分钟)溶解聚合度高达500的天然纤维素,生产出透明的纤维素浓溶液,纤维素浓溶液具有很好的纤维丝的成型性,制备的再生纤维素丝具有良好的力学性能,色牢度高。
本发明以天然纤维素为原料,具有原料消耗少、价廉,生产周期短、工艺流程简单的优点;整个过程无化学反应,与传统的粘胶法有着本质上的不同,比粘胶纤维工艺减少了碱化、老成、磺酸化和熟成等工艺。与Lyocell工艺相比,有明显价廉的优势,应用前景好。
本发明所用的尿素无毒且可回收循环使用,不污染环境,因此是一种绿色生产工艺。
具体实施方式
以下结合具体的实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1:
取短棉绒纤维素浆(聚合度500)9.1kg,加入450kg预冷至-7℃的9.5wt%NaOH/10wt%尿素混合水溶液中,在室温下搅拌4分钟,纤维素完全溶解,得到透明的纤维素溶液;在0.2-0.3Mpa压力下用220目滤网过滤、减压脱泡,喷丝、凝固浴凝固、水洗、牵伸、烘干制得再生纤维素丝,所用凝固浴为4.5wt%H2SO4/16wt%Na2SO4水溶液。
实施例2:
取粘胶短纤(聚合度300)16kg,加入290kg的预冷至-8℃的6wt%NaOH/8wt%尿素混合水溶液中,在室温下搅拌5分钟,得到透明的纤维素溶液;在0.15-0.22Mpa压力下用200目滤网过滤、减压脱泡,喷丝、凝固浴凝固、水洗、牵伸、烘干制得再生纤维素丝,所用凝固浴为5wt%H2SO4/15wt%Na2SO4水溶液。
实施例3:
取再木浆纤维素(聚合度400)12kg,加入280kg的预冷至-7℃的15wt%NaOH/18wt%尿素混合水溶液中,在室温下搅拌5分钟,得到透明的纤维素溶液;在0.2-0.4Mpa压力下用220目滤网过滤、减压脱泡,喷丝、凝固浴凝固、水洗、牵伸、烘干制得再生纤维素丝,所用凝固浴为4wt%H2SO4/15wt%Na2SO4水溶液。
Claims (4)
1. 一种制备再生纤维素丝的工业方法,其特征在于:一种制备纤维素丝的方法,将纤维素溶解在溶剂中,充分搅拌,制得纤维素溶液,将纤维素溶液经过滤、脱泡、喷丝、凝固浴凝固、水洗、牵伸、烘干制得再生纤维素丝。
2. 根据权利要求1所述的一种制备再生纤维素丝的工业方法,其特征在于:所用的溶剂为6-13wt%氢氧化钠/7-15wt%尿素混合水溶液。
3. 根据权利要求1所述的一种制备再生纤维素丝的工业方法,其特征在于:所用的溶剂优选为8-11wt%氢氧化钠/8-12wt%尿素混合水溶液。
4. 根据权利要求1所述的一种制备再生纤维素丝的工业方法,其特征在于:所用的溶剂优选为9.5wt%氢氧化钠/10wt%尿素混合水溶液。
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