CN105648561B - 一种溶剂法玉米芯纤维素纤维的制备方法 - Google Patents

一种溶剂法玉米芯纤维素纤维的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于生物质资源再生利用技术领域，尤其涉及一种溶剂法玉米芯纤维素纤维的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将玉米芯纤维素粉碎，向玉米芯纤维素表面喷淋氢氧化钠溶液并搅拌混合，然后压榨脱水、粉碎，并与NMMO溶剂混合得到预混合液，并引入溶解釜中制得纺丝液；将纺丝液过滤，然后通过纺丝组件的喷丝板喷出，喷出的纺丝液细流经过空气隙和凝固浴后形成纤维束，之后水洗、切断、上油、烘干生产短纤维，或水洗、上油、烘干生产长丝。本发明使用玉米芯纤维素来生产溶剂法纤维素纤维，原料资源丰富，原料成本会降低，具有重大的经济意义，使得玉米芯纤维素得到充分利用。

Description

一种溶剂法玉米芯纤维素纤维的制备方法
技术领域
本发明属于生物质资源再生利用技术领域，尤其涉及一种溶剂法玉米芯纤维素纤维的制备方法。
背景技术
能源、资源危机是当今全球面临的重要问题，给人类的生存带来了严重威胁。地球上现存的不可再生资源的储量都是极其有限的，我们仅从石油资源来看，按《2015BP世界能源统计年鉴》公布的世界石油储量——1.70万亿桶(bbl)。以当前的开采速度来计算，全球石油储量仅可供生产四十年左右，这将导致主要依靠石油和天然气为原料合成各种功能性材料面临着原材料日益枯竭的困境。另一方面，通过石油化工合成的高分子功能材料都是难于降解的，特别是随着塑料工业的快速发展，由塑料制品造成的白色污染对人类的生产和生活带来了极大的危害。为了解决原料短缺和环境问题，人们逐渐把眼光转移到地球可再生资源——生物质资源综合利用上。
木质纤维素是地球上资源量最大的可再生资源和最主要的生物质资源，如何综合高效地利用这些生物质资源是一个关系到资源、环境、经济、能源等的重要课题。为解决这个问题，近年来国内外都投入了大量人力和物力对纤维素资源转化进行了大量的研究开发工作。来源丰富、再生时间短等是木质纤维素类资源的优点，这些植物纤维原料可望通过生物或者化学转化，生产葡萄糖、木糖、燃料乙醇、多元醇类等原料，进而把储量巨大的木质纤维素资源转化为人类的食品仓库、能源仓库和原料仓库。
我国是一个农业大国，农林废弃纤维素类资源异常丰富，仅玉米芯一项每年产量就达2000多万吨，而且大部分被焚烧甚至掩埋而未被利用，造成巨大的资源浪费和环境污染问题。玉米芯主要成分是半纤维素、纤维素和木质素等木质纤维素类资源。目前玉米芯中的半纤维素最主要的应用是生产木糖、木糖醇产品以及糠醛等化工产品；玉米芯中的木质素主要用作增强剂、矿粉粘结剂水煤浆分散剂，以及生产活性炭、石墨烯、香草素等；玉米芯中的纤维素是提取半纤维素和木质素后的产物，主要用于生产燃料乙醇，以及改性后获得功能性材料。
由于采用玉米芯中提取出来的纤维素生产燃料乙醇的成本较高，目前国内许多企业靠政府补贴才有利润。由于玉米芯中提取的纤维素较短，不像木浆等纤维素分子链相互交错且毛羽较长，导致其用于生产粘胶纤维或者应用造纸行业时原料流失较多，使得玉米芯纤维素不能得到充分利用，现有的玉米芯纤维素普遍被用于焚烧发电等一些低附加值的应用，甚至部分直接被掩埋而未被利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种溶剂法玉米芯纤维素纤维的制备方法，旨在解决现有玉米芯纤维素提取出来的纤维素生产燃料乙醇的成本较高，而且由于玉米芯中提取的纤维素较短，导致其用于生产粘胶纤维或者应用造纸行业时原料流失较多，使得玉米芯纤维素不能得到充分利用，只能用于焚烧发电等一些低附加值的应用，甚至部分直接被掩埋而未被利用的技术问题。
本发明是这样实现的，一种溶剂法玉米芯纤维素的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)预处理：将玉米芯纤维素粉碎，向玉米芯纤维素表面喷淋氢氧化钠溶液，搅拌混合，让氢氧化钠溶液充分浸润到纤维素中，其中所述玉米芯纤维素的聚合度为400～1000；
(2)预混合：将步骤(1)中预处理后的玉米芯纤维素通过压榨挤出多余水分，并进一步粉碎，然后将粉碎后的玉米芯纤维素与NMMO溶剂同时加入到预混合器内进行混合，制得预混合液；
(3)溶解：将步骤(2)制得的预混合液引入溶解釜中，经过抽真空、加热、脱水、溶解、脱泡制得纺丝液；
(4)纺丝成型：将步骤(3)的纺丝液由增压泵输送至过滤器进行过滤，过滤后的纺丝液经计量泵输送到纺丝组件，所述纺丝组件包括分配板、滤网和喷丝板，纺丝液通过纺丝组件的喷丝板喷出，喷出的纺丝液细流先经过空气隙，再进入凝固浴后形成纤维束；
(5)水洗：将步骤(4)的纤维束引入水洗系统进行水洗；
(6)将步骤(5)水洗后的纤维束切断、上油、烘干生产短纤维，或上油、烘干生产长丝。
作为一种改进，步骤(1)所述玉米芯纤维素为湿玉米芯纤维素，所述玉米芯纤维素的含水量为60～79wt％。
作为一种改进，步骤(1)中所述氢氧化钠溶液的浓度为0.04～4.0g/L，其中氢氧化钠的加入量为玉米芯纤维素绝干质量的0.02～0.15％。
作为一种改进，步骤(2)中压榨后玉米芯纤维素的含水率为48～57wt％，所述NMMO溶剂为浓度75～85wt％的NMMO水溶液，温度为65～80℃，预混合的温度为60～80℃，所述玉米芯纤维素绝干质量与溶剂中NMMO的质量比为1：5～1：10。
作为一种改进，步骤(2)中所述NMMO溶剂中含有抗氧化剂和热稳定剂，所述抗氧化剂占NMMO溶剂的质量含量为0.01～0.08％，热稳定剂占NMMO溶剂的质量含量为0.01～0.06％。
作为一种改进，步骤(3)中所述溶解釜内的真空度为0.095～0.099MPa，加热温度为85～118℃，所述纺丝液中玉米芯纤维素含量为8～15wt％，粘度为800～18000Pa·s。
作为一种改进，步骤(4)中过滤器的过滤精度为5～50μm，纺丝板喷出的纺丝液细流先经过15～110mm的空气隙，所述空气隙侧面装有侧吹风，侧吹风的温度为10～45℃，风速为3～12m/s，相对湿度为5～45％RH，所述凝固浴为质量浓度为10～22％的NMMO溶液，温度为15～35℃，纺丝液细流在凝固浴中经过的路程为30～150cm。
作为一种改进，步骤(5)中水洗的水温为30～70℃，水洗后纤维束内NMMO的含量低于0.1wt‰。
作为一种改进，步骤(6)中上油所用油剂的浓度为3～10％，温度为50～80℃，烘干温度为90～120℃。
由于采用上述技术方案，本发明的有益效果是：
将玉米芯纤维素粉碎后并表面喷淋氢氧化钠溶液，搅拌混合使得氢氧化钠溶液充分浸润到玉米芯纤维素中，加快纤维素溶胀，之后将预处理后的玉米芯纤维素与NMMO溶剂同时加入到预混合器内进行混合制得预混合液，预混合效果的好坏直接影响后续溶解的效果，其中对预处理后的玉米芯纤维素通过压榨挤出多余水分并进一步粉碎，提高预混合效果，避免玉米芯纤维素中含有过多水分降低溶剂浓度而影响预混合效果，然后将预混合液引入溶解釜中溶解制得纺丝液，之后纺丝成型制得纤维束并经过水洗工序，最后经过切断、上油和烘干生产短纤维，或经过上油、烘干生产长丝，并根据需要进行调湿处理。
本发明使用玉米芯纤维素来生产溶剂法纤维素纤维，与木浆、竹浆等溶剂法纤维素纤维制备相比，不需要增加加工成本，而且由于原料资源丰富，使得原料成本会降低很多，目前纤维的价格在两万元/吨左右，玉米芯纤维素原料成本约3000元/吨，而竹浆与木浆原料成本约8000元/吨，具有重大的经济意义。现有利用玉米芯纤维素主要有：用于焚烧发电，利用价值低；生产燃料乙醇以及其他功能性材料，生产成本高；制作粘胶纤维或用于造纸行业，原料流失多，与现有玉米芯纤维素利用相比，本发明利用玉米芯纤维素生产溶剂法纤维素纤维，使得玉米芯纤维素得到充分利用，而且所用材料来源广泛，工艺流程短，生产无污染，成本低、原料利用率高，经济效益好，适于工业化连续生产。因此，利用玉米芯纤维素为原料，生产溶剂法纤维素纤维意义重大。
本发明可以使用湿玉米芯纤维素，玉米芯纤维素的含水量为60～79wt％，不需要烘干处理，节省能耗，降低生产成本。
由于步骤(1)中氢氧化钠溶液的浓度为0.04～4g/L，氢氧化钠的加入量为玉米芯纤维素绝干质量的0.02～0.15％，氢氧化钠用量合适，很好地提高溶剂的渗透性，如果氢氧化钠用量过少，则玉米芯纤维素溶胀效果不明显，如果氢氧化钠加入量过多，与本用量相比，并不会导致溶胀效果发生变化，造成氢氧化钠浪费。
由于步骤(2)中压榨后玉米芯纤维素的含水率为48～57wt％，挤出玉米芯纤维素中的多余水分，NMMO溶剂的浓度为75～85wt％，避免预混合过程中水分过多影响预混合效果，NMMO溶剂的温度为65～80℃，预混合的温度为60～80℃，根据具体设备状况决定搅拌速度和混合时间，保持合适温度，保证预混合的速度和效果。
由于步骤(2)中NMMO溶剂中含有抗氧化剂和热稳定剂，抗氧化剂占NMMO溶剂的质量含量为0.01～0.08％，热稳定剂占NMMO溶剂的质量含量为0.01～0.06％，适量的抗氧化剂可以捕捉溶液中的自由基，降低纤维素的溶解，避免纤维素降解后分子量变小而降低所纺纤维的强度，适量的热稳定剂可以与金属离子形成螯合物，减少混合液中金属离子对NMMO溶剂的诱导反应，增加溶剂的稳定性。
由于步骤(3)中设置合适的真空度和加热温度，有利于玉米芯纤维素溶解，并得到合适粘度的玉米芯纤维素纺丝液。
由于步骤(4)中过滤器的过滤精度为5～50μm，可以根据最终产品规格来选择合适的过滤精度，纺丝组件的分配板将从计量泵输送来的纺丝液均匀扩散到整块喷丝板板面上，保证整块喷丝板的各个喷丝孔纺丝液流量基本一致，滤网的作用是进一步过滤纺丝液中的杂质，
由于喷出的纺丝液细流空气隙和凝固浴，使得喷出的纺丝液细流成型形成纤维束，凝固浴为为浓度为10～22wt％的NMMO溶液，使得成型的纺丝液细流中的NMMO扩散到凝固浴中速度不至于太快，而影响成型纤维束的强度和硬度，有利于提高产品质量，避免了成型的纺丝液细流表面的NMMO过快地扩散到凝固浴中导致成型纤维束的表层硬度过大，影响产品质量。
由于步骤(5)中水洗的水温为30～70℃，温度合适有利于纤维束中的溶剂快速析出，同时又避免温度过高消耗过多的热量，水洗后纤维束内NMMO的含量低于0.1wt‰，保证NMMO溶剂的回收率。
本发明步骤(5)中的水洗系统可以为串联连接的喷淋水洗设备，或串联连接的水洗槽，或溢流式的水洗设备。
由于步骤(6)中上油所用油剂的浓度为3～10％，温度为50～80℃，烘干温度为90～120℃，生产短纤维上油烘干末尾带有湿度调节，保证输出纤维的含水率符合最终产品规格，生产长丝烘干后纤维的含水率为3～8wt％，如果含水率不均匀，则需要进一步调湿处理。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
将聚合度为426、含水率为73.2wt％的玉米芯纤维素加入到混料装置中，喷入浓度为0.1g/L的NaOH溶液，其中NaOH加入量为玉米芯纤维素绝干重量的0.05％，搅拌15min；然后将混合好的物料经压榨脱水、粉碎，压榨脱水后的玉米芯纤维素含水率为55wt％；之后将玉米芯纤维素粉碎料与NMMO溶剂同时逐渐加入预混合器，其中NMMO溶剂为浓度75wt％的NMMO水溶液，玉米芯纤维素绝干量与溶剂中NMMO按质量比1：10的比例配制，NMMO溶剂的温度为70℃，NMMO溶剂中含有0.01wt％的抗氧化剂和0.01wt％的热稳定剂，控制预混合温度为65℃，搅拌速度100r/min，混合时间为20min，制得预混合液；之后将预混合液引入到溶解釜中，在真空度0.095MPa、加热温度98℃的条件下脱水、溶解、脱泡制得纺丝液，纺丝液中纤维素含量8wt％，粘度896.5Pa.s。
将纺丝液由增压泵输送至过滤器，过滤精度为25μm，过滤后的纺丝液由计量泵输送到纺丝组件，纺丝组件包括分配板、滤网和喷丝板，喷丝板喷出的纺丝液细流经50mm的空气隙、凝固浴纺丝形成纤维束，空气隙的侧面设有侧吹风，侧吹风温度30℃、速度4m/s、相对湿度40％RH，凝固浴为浓度为16wt％、温度为20℃的NMMO水溶液，纺丝液细流在凝固浴中经过的路程为80cm；纤维束经过水洗、切断、上油、烘干制得短纤维，水洗温度为55℃，水洗后纤维束内NMMO的含量低于0.1wt‰，上油用油剂浓度为5wt％、温度为55℃，烘干温度为100℃，短纤维纤度为1.56dtex，干断裂强度为1.95ccN/dtex，干断裂伸长率为9.8％，回潮率为11％。
实施例二
将聚合度为985、含水率为71.3wt％的玉米芯纤维素加入到混料装置中，喷入0.15g/L的NaOH溶液，其中NaOH加入量为纤维素绝干重量的0.12％，搅拌25min；然后将混合好的物料经压榨脱水、粉碎，脱水后的玉米芯纤维素含水率为52wt％，将玉米芯纤维素粉碎料与NMMO溶剂同时逐渐加入预混合器，其中NMMO溶剂为浓度80wt％的NMMO水溶液，玉米芯纤维素绝干量与溶剂中NMMO按质量比1：5的比例配制，NMMO溶剂中含有0.03wt％的抗氧化剂和0.02wt％的热稳定剂，NMMO溶剂的温度为75℃，控制预混合的温度为70℃，搅拌速度80r/min，混合时间为30min，制得预混合液；将预混合料引入到溶解釜中，在真空度0.0975MPa、加热温度98℃的条件下脱水、溶解、脱泡得纺丝液，纺丝液中纤维素含量14.8wt％，粘度17890Pa.s。
将纺丝液由增压泵输送至过滤器，过滤精度为5μm，过滤后的纺丝液由计量泵输送到纺丝组件，纺丝组件包括分配板、滤网和喷丝板，喷丝板喷出的纺丝液细流经70mm的空气稀、凝固浴纺丝成型形成纤维束，空气隙的侧面设有侧吹风，侧吹风温度26℃、速度6m/s、湿度25％RH，凝固浴为温度25℃、浓度19wt％的NMMO水溶液，纺丝液细流在凝固浴中经过的路程为100cm；成型后的纤维束经过水洗(水温65℃)、切断、上油(油剂浓度6wt％、温度65℃)、烘干(烘干温度为90℃)得短纤维产品，其中水洗后纤维束内NMMO的含量低于0.1wt‰，短纤维纤度为1.33dtex，干断裂强度为2.65ccN/dtex，干断裂伸长率为11.9％，回潮率为11％。
实施例三
将聚合度为512、含水率为60wt％的玉米芯纤维素加入到混料装置中，喷入0.04g/L的NaOH溶液，其中NaOH加入量为纤维素绝干重量的0.02％，搅拌15min；然后将混合好的物料经压榨脱水、粉碎，脱水后的玉米芯纤维素含水率为48wt％，将玉米芯纤维素粉碎料与NMMO溶剂同时逐渐加入预混合器，其中NMMO溶剂为浓度76wt％的NMMO水溶液，玉米芯纤维素绝干量与溶剂中NMMO按质量比1：6的比例配制，NMMO溶剂中含有0.01wt％的抗氧化剂和0.03wt％的热稳定剂，NMMO溶剂的温度为65℃，控制预混合的温度为60℃，搅拌速度90r/min，混合时间为20min，制得预混合液；将预混合料引入到溶解釜中，在真空度0.098MPa、加热温度85℃的条件下脱水、溶解、脱泡得纺丝液，纺丝液中纤维素含量12.6wt％，粘度14890Pa.s。
将纺丝液由增压泵输送至过滤器，过滤精度为10μm，过滤后的纺丝液由计量泵输送到纺丝组件，纺丝组件包括分配板、滤网和喷丝板，喷丝板喷出的纺丝液细流经15mm的空气稀、凝固浴纺丝成型形成纤维束，空气隙的侧面设有侧吹风，侧吹风温度10℃、速度3m/s、相对湿度5％RH，凝固浴为温度15℃、浓度10wt％的NMMO水溶液，纺丝液细流在凝固浴中经过的路程为30cm；成型后的纤维束经过水洗(水温30℃)、切断、上油(油剂浓度3wt％、温度50℃)、烘干(烘干温度为110℃)得短纤维产品，其中水洗后纤维束内NMMO的含量低于0.1wt‰。
实施例四
将聚合度为682、含水率为68wt％的玉米芯纤维素加入到混料装置中，喷入1.0g/L的NaOH溶液，其中NaOH加入量为纤维素绝干重量的0.1％，搅拌25min；然后将混合好的物料经压榨脱水、粉碎，脱水后的玉米芯纤维素含水率为50wt％，将玉米芯纤维素粉碎料与NMMO溶剂同时逐渐加入预混合器，其中NMMO溶剂为浓度78wt％的NMMO水溶液，玉米芯纤维素绝干量与溶剂中NMMO按质量比1：7的比例配制，NMMO溶剂中含有0.05wt％的抗氧化剂和0.04wt％的热稳定剂，NMMO溶剂的温度为75℃，控制预混合的温度为65℃，搅拌速度50r/min，混合时间为50min，制得预混合液；将预混合料引入到溶解釜中，在真空度0.096MPa、加热温度92℃的条件下脱水、溶解、脱泡得纺丝液，纺丝液中纤维素含量11.0wt％，粘度13820Pa.s。
将纺丝液由增压泵输送至过滤器，过滤精度为15μm，过滤后的纺丝液由计量泵输送到纺丝组件，纺丝组件包括分配板、滤网和喷丝板，喷丝板喷出的纺丝液细流经30mm的空气稀、凝固浴纺丝成型形成纤维束，空气隙的侧面设有侧吹风，侧吹风温度20℃、速度8m/s、相对湿度15％RH，凝固浴为温度28℃、浓度13wt％的NMMO水溶液，纺丝液细流在凝固浴中经过的路程为50cm；成型后的纤维束经过水洗(水温45℃)、切断、上油(油剂浓度4wt％、温度60℃)、烘干(烘干温度为120℃)得短纤维产品，其中水洗后纤维束内NMMO的含量低于0.1wt‰。
实施例五
将聚合度为756、含水率为76wt％的玉米芯纤维素加入到混料装置中，喷入2.5g/L的NaOH溶液，其中NaOH加入量为纤维素(绝干量)重量的0.12％，搅拌30min；然后将混合好的物料经压榨脱水、粉碎，脱水后的玉米芯纤维素含水率为52wt％，将玉米芯纤维素粉碎料与NMMO溶剂同时逐渐加入预混合器，其中NMMO溶剂为浓度80wt％的NMMO水溶液，玉米芯纤维素绝干量与溶剂中NMMO按质量比1：8的比例配制，NMMO溶剂中含有0.06wt％的抗氧化剂和0.05wt％的热稳定剂，NMMO溶剂的温度为80℃，控制预混合的温度为75℃，搅拌速度40r/min，混合时间为70min，制得预混合液；将预混合料引入到溶解釜中，在真空度0.098MPa、加热温度108℃的条件下脱水、溶解、脱泡得纺丝液，纺丝液中纤维素含量9.8wt％，粘度8976Pa.s。
将纺丝液由增压泵输送至过滤器，过滤精度为35μm，过滤后的纺丝液由计量泵输送到纺丝组件，纺丝组件包括分配板、滤网和喷丝板，喷丝板喷出的纺丝液细流经90mm的空气稀、凝固浴纺丝成型形成纤维束，空气隙的侧面设有侧吹风，侧吹风温度35℃、速度10m/s、相对湿度为35％RH，凝固浴为温度32℃、浓度20wt％的NMMO水溶液，纺丝液细流在凝固浴中经过的路程为120cm；成型后的纤维束经过水洗(水温60℃)、切断、上油(油剂浓度8wt％、温度70℃)、烘干(烘干温度为110℃)得短纤维产品，其中水洗后纤维束内NMMO的含量低于0.1wt‰。
实施例六
将聚合度为586、含水率为79wt％的玉米芯纤维素加入到混料装置中，喷入4.0g/L的NaOH溶液，其中NaOH加入量为纤维素绝干重量的0.15％，搅拌40min；然后将混合好的物料经压榨脱水、粉碎，脱水后的玉米芯纤维素含水率为57wt％，将玉米芯纤维素粉碎料与NMMO溶剂同时逐渐加入预混合器，其中NMMO溶剂为浓度85wt％的NMMO水溶液，玉米芯纤维素绝干量与溶剂中NMMO按质量比1：9的比例配制，NMMO溶剂中含有0.08wt％的抗氧化剂和0.06wt％的热稳定剂，NMMO溶剂的温度为80℃，控制预混合的温度为80℃，搅拌速度30r/min，混合时间为90min，制得预混合液；将预混合料引入到溶解釜中，在真空度0.099MPa、加热温度118℃的条件下脱水、溶解、脱泡得纺丝液，纺丝液中纤维素含量8.8wt％，粘度5896Pa.s。
将纺丝液由增压泵输送至过滤器，过滤精度为50μm，过滤后的纺丝液由计量泵输送到纺丝组件，纺丝组件包括分配板、滤网和喷丝板，喷丝板喷出的纺丝液细流经110mm的空气稀、凝固浴纺丝成型形成纤维束，空气隙的侧面设有侧吹风，侧吹风温度45℃、速度12m/s、相对湿度45％RH，凝固浴为温度35℃、浓度22wt％的NMMO水溶液，纺丝液细流在凝固浴中经过的路程为150cm；成型后的纤维束经过水洗(水温70℃)、切断、上油(油剂浓度10wt％、温度80℃)、烘干(烘干温度为90℃)得短纤维产品，其中水洗后纤维束内NMMO的含量低于0.1wt‰。
实施例七
将聚合度为756、含水率为75wt％的玉米芯纤维素加入到混料装置中，喷入3.5g/L的NaOH溶液，其中NaOH加入量为纤维素绝干重量的0.12％，搅拌30min；然后将混合好的物料经压榨脱水、粉碎，脱水后的玉米芯纤维素含水率为52wt％，将玉米芯纤维素粉碎料与NMMO溶剂同时逐渐加入预混合器，其中NMMO溶剂为浓度80wt％的NMMO水溶液，玉米芯纤维素绝干量与溶剂中NMMO按质量比1：7.5的比例配制，NMMO溶剂中含有0.03wt％的抗氧化剂和0.02wt％的热稳定剂，NMMO溶剂的温度为75℃，控制预混合的温度为70℃，搅拌速度80r/min，混合时间为30min，制得预混合液；将预混合料引入到溶解釜中，在真空度0.0975MPa、加热温度98℃的条件下脱水、溶解、脱泡得纺丝液，纺丝液中纤维素含量10.4wt％，粘度11320Pa.s。
将纺丝液由增压泵输送至过滤器，过滤精度为5μm，过滤后的纺丝液由计量泵输送到纺丝组件，纺丝组件包括分配板、滤网和喷丝板，喷丝板喷出的纺丝液细流经70mm的空气稀、凝固浴纺丝成型形成纤维束，空气隙的侧面设有侧吹风，侧吹风温度26℃、速度6m/s、湿度20％RH，凝固浴为温度25℃、浓度15wt％的NMMO水溶液，纺丝液细流在凝固浴中经过的路程为80cm；成型后的纤维束经过水洗(水温65℃、水洗后纤维束内NMMO的含量低于0.1wt‰)、上油(油剂浓度6wt％、温度65℃)、烘干(烘干温度为100℃)得含水率为5～6wt％且含水率均匀的长丝产品。
实施例八
将聚合度为826、含水率为60wt％的玉米芯纤维素加入到混料装置中，喷入0.04g/L的NaOH溶液，其中NaOH加入量为纤维素绝干重量的0.02％，搅拌15min；然后将混合好的物料经压榨脱水、粉碎，脱水后的玉米芯纤维素含水率为48wt％，将玉米芯纤维素粉碎料与NMMO溶剂同时逐渐加入预混合器，其中NMMO溶剂为浓度81wt％的NMMO水溶液，玉米芯纤维素绝干量与溶剂中NMMO按质量比1：6.5的比例配制，NMMO溶剂中含有0.01wt％的抗氧化剂和0.03wt％的热稳定剂，NMMO溶剂的温度为65℃，控制预混合的温度为60℃，搅拌速度70r/min，混合时间为20min，制得预混合液；将预混合料引入到溶解釜中，在真空度0.095MPa、加热温度85℃的条件下脱水、溶解、脱泡得纺丝液，纺丝液中纤维素含量11.8wt％，粘度14860Pa.s。
将纺丝液由增压泵输送至过滤器，过滤精度为10μm，过滤后的纺丝液由计量泵输送到纺丝组件，纺丝组件包括分配板、滤网和喷丝板，喷丝板喷出的纺丝液细流经100mm的空气稀、凝固浴纺丝成型形成纤维束，空气隙的侧面设有侧吹风，侧吹风温度10℃、速度3m/s、相对湿度10％RH，凝固浴为温度15℃、浓度10wt％的NMMO水溶液，纺丝液细流在凝固浴中经过的路程为150cm；成型后的纤维束经过水洗(水温30℃、水洗后纤维束内NMMO的含量低于0.1wt‰)、上油(油剂浓度3wt％、温度50℃)、烘干(烘干温度为90℃)得含水率为6～8wt％且含水率均匀的长丝产品。
实施例九
将聚合度为628、含水率为68wt％的玉米芯纤维素加入到混料装置中，喷入2.0g/L的NaOH溶液，其中NaOH加入量为纤维素绝干重量的0.08％，搅拌25min；然后将混合好的物料经压榨脱水、粉碎，脱水后的玉米芯纤维素含水率为56wt％，将玉米芯纤维素粉碎料与NMMO溶剂同时逐渐加入预混合器，其中NMMO溶剂为浓度82wt％的NMMO水溶液，玉米芯纤维素绝干量与溶剂中NMMO按质量比1：8的比例配制，NMMO溶剂中含有0.06wt％的抗氧化剂和0.05wt％的热稳定剂，NMMO溶剂的温度为65℃，控制预混合的温度为60℃，搅拌速度50r/min，混合时间为60min，制得预混合液；将预混合料引入到溶解釜中，在真空度0.095MPa、加热温度110℃的条件下脱水、溶解、脱泡得纺丝液，纺丝液中纤维素含量9.8wt％，粘度3186Pa.s。
将纺丝液由增压泵输送至过滤器，过滤精度为20μm，过滤后的纺丝液由计量泵输送到纺丝组件，纺丝组件包括分配板、滤网和喷丝板，喷丝板喷出的纺丝液细流经80mm的空气稀、凝固浴纺丝成型形成纤维束，空气隙的侧面设有侧吹风，侧吹风温度40℃、速度9m/s、相对湿度30％RH，凝固浴为温度35℃、浓度20wt％的NMMO水溶液，纺丝液细流在凝固浴中经过的路程为120cm；成型后的纤维束经过水洗(水温50℃，水洗后纤维束内NMMO的含量低于0.1wt‰)、上油(油剂浓度3wt％、温度75℃)、烘干(烘干温度为110℃)得含水率为3～5wt％且含水率均匀的长丝产品。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种溶剂法玉米芯纤维素纤维的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)预处理：将含水量为60～79wt％湿玉米芯纤维素粉碎，向玉米芯纤维素表面喷淋氢氧化钠溶液，搅拌混合，让氢氧化钠溶液充分浸润到纤维素中，其中所述玉米芯纤维素的聚合度为400～1000；
(2)预混合：将步骤(1)中预处理后的玉米芯纤维素通过压榨挤出多余水分，并进一步粉碎，然后将粉碎后含水率为48-57wt％的玉米芯纤维素与浓度为75-85wt％、温度为65-80℃NMMO溶剂同时加入到预混合器内在60-80℃条件下进行混合，制得预混合液；其中玉米芯纤维素绝干质量与NMMO溶剂中NMMO的质量比为1:5-1:10,所述NMMO溶剂中含有抗氧化剂和热稳定剂，所述抗氧化剂占NMMO溶剂的质量含量为0.01～0.08％，热稳定剂占NMMO溶剂的质量含量为0.01～0.06％；
(3)溶解：将步骤(2)制得的预混合液引入溶解釜中，经过抽真空、加热、脱水、溶解、脱泡制得纺丝液；所述溶解釜内的真空度为0.095～0.099MPa，加热温度为85～118℃，所述纺丝液中玉米芯纤维素含量为8～15wt％，粘度为800～18000Pa·s；
(4)纺丝成型：将步骤(3)的纺丝液由增压泵输送至过滤器进行过滤，过滤后的纺丝液经计量泵输送到纺丝组件，所述纺丝组件包括分配板、滤网和喷丝板，纺丝液通过纺丝组件的喷丝板喷出，喷出的纺丝液细流先经过空气隙，再进入凝固浴后形成纤维束；
(5)水洗：将步骤(4)的纤维束引入水洗系统进行水洗；
(6)将步骤(5)水洗后的纤维束切断、上油、烘干生产短纤维，或上油、烘干生产长丝。
2.根据权利要求1所述的溶剂法玉米芯纤维素纤维的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述氢氧化钠溶液的浓度为0.04～4.0g/L，其中氢氧化钠的加入量为玉米芯纤维素绝干质量的0.02～0.15％。
3.根据权利要求1所述的溶剂法玉米芯纤维素纤维的制备方法，其特征在于，步骤(4)中过滤器的过滤精度为5～50μm，纺丝板喷出的纺丝液细流先经过15～110mm的空气隙，所述空气隙侧面装有侧吹风，侧吹风的温度为10～45℃，风速为3～12m/s，相对湿度为5～45％RH，所述凝固浴为质量浓度为10～22％的NMMO溶液，温度为15～35℃，纺丝液细流在凝固浴中经过的路程为30～150cm。
4.根据权利要求1所述的溶剂法玉米芯纤维素纤维的制备方法，其特征在于，步骤(5)中水洗的水温为30～70℃，水洗后纤维束内NMMO的含量低于0.1wt‰。
5.根据权利要求1所述的溶剂法玉米芯纤维素纤维的制备方法，其特征在于，步骤(6)中上油所用油剂的浓度为3～10％，温度为50～80℃，烘干温度为90～120℃。
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