[发明专利]一种连续制备再生纤维素纤维的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种溶剂法连续制备再生纤维素纤维的方法，具体地说，涉及一种以低黏度离子液体为溶剂连续制备再生纤维素纤维的方法。

背景技术

随着工业生产能力的增加，石油等矿产资源日益难以满足人类未来的需求，因此可再生的天然资源具有越来越重要的地位。纤维素是地球上最为丰富的天然高分子，充分利用纤维素资源对于人类的可持续发展具有重要意义。

目前，在化纤制造领域，利用纤维素的方式主要是所谓的粘胶工艺，即将纤维素制备成碱纤维素，经老化后与二硫化碳进行化学反应，生成纤维素黄原酸酯，纤维素黄原酸酯溶解在碱性溶液中，熟成后经脱泡、过滤，在酸浴中喷丝，凝固成形，同时纤维素黄原酸酯又分解成纤维素，然后再进行拉伸、水洗，最后进行上油、卷取或切断等后处理，制备出再生纤维素长纤或短纤。

粘胶工艺技术成熟，但是污染大，废水多，能耗高。为了寻找更好的纤维素纤维制造方法，纤维素直接溶剂法纺丝受到越来越广泛的重视。所谓纤维素的直接溶剂，就是在溶解过程中不与纤维素发生化学反应的溶剂。纤维素在这种溶剂中仍保持原来的分子结构，即溶解只给纤维素造成物理变化，没有造成化学变化。纤维素的直接溶剂现在已经发现了很多种，但是由于毒性、腐蚀性、回收等方面的问题，许多纤维素直接溶剂不适合工业生产，真正已经得到工业利用的纤维素直接溶剂只有NMMO(N-甲基吗啉N-氧化物)体系，但目前这一技术仍不成熟。

专利WO 2006/000197 A1公开了以1，3-二烷基咪唑卤素盐离子液体为溶剂制备再生纤维素纤维和再生纤维素膜的方法。但是，1，3-二烷基咪唑卤素盐离子液体的熔点和黏度很高，其熔点在100℃左右，这样使得在制备过程中，需要较高的温度以及较低的纤维素浓度，生产成本高，生产效率低。

发明内容

本发明的目的是提供离子液体制备再生纤维素纤维的方法。

本发明所提供的利用离子液体制备再生纤维素纤维的方法，是将纤维素原料溶解在离子液体中，得到纺丝液，纺丝得到凝胶态的再生纤维素纤维，再经过洗涤、后牵伸和烘干，得到再生纤维素纤维，其中，离子液体选自以下如下离子液体中的一种或几种：

a)阳离子为1，3-二烷基咪唑，阴离子为甲酸根、醋酸根或丙酸根的离子液体；其中，烷基为含有1-8个碳原子的烷基；

b)阳离子为1-R₁-3-R₂-二烃基咪唑，阴离子选自氯、溴、碘、甲酸根、醋酸根、丙酸根、硫酸根、硝酸根、四氟硼酸根、硫氰酸根、六氟磷酸根、对甲苯磺酸根和三氟甲磺酸根的离子液体；其中，R₁为符合以下规则的烃基：①至少含有2个碳原子，②不多于20个碳原子，③至少含有一个双键；R₂为含有1～4个碳原子的饱和或不饱和的烃基。

优选的，离子液体选自以下离子液体或其混合物：1-乙基-3-甲基咪唑甲酸盐，1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐，1-乙基-3-甲基咪唑丙酸盐，1-丙基-3-甲基咪唑甲酸盐，1-丙基-3-甲基咪唑醋酸盐，1-丙基-3-甲基咪唑丙酸盐，1-丁基-3-甲基咪唑甲酸盐，1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐，1-丁基-3-甲基咪唑丙酸盐，1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐，1-烯丙基-3-甲基咪唑甲酸盐，1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐，1-烯丙基-3-甲基咪唑丙酸盐，1-烯丙基-3-甲基咪唑硫酸盐，1-甲基烯丙基-3-甲基咪唑氯盐，1-甲基烯丙基-3-甲基咪唑甲酸盐，1-甲基烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐，1-甲基烯丙基-3-甲基咪唑丙酸盐，1-甲基烯丙基-3-甲基咪唑硫酸盐。

为了能降低纺丝液的粘度，离子液体中还可加有复配溶剂，复配溶剂为离子液体重量的5～40％；所述复配溶剂选自二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺中的一种或几种。

在本发明中，纺丝液中纤维素的平均聚合度为200～3000，质量浓度为3～30％；优选的，纺丝液中纤维素的平均聚合度为250～1500，质量浓度为5～25％。纺丝液的温度为40～180℃，粘度为50～10000Pa·s；优选的，纺丝液的温度为60～160℃，粘度为100～5000Pa·s。

应用本发明方法，纺丝得到凝胶态的再生纤维素纤维是采用干喷湿纺工艺进行的，是将纺丝液挤压通过开有若干喷丝孔的喷丝装置进入空气，在空气中经历拉伸，然后进入凝固浴固化，得到凝胶态的再生纤维素纤维。