[发明专利]一种纤维素溶液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料领域，它涉及一种纤维素溶液及其制备方法。

背景技术

纤维素是自然界中最丰富的可再生聚合物，具有生物相容性，生物降解性等许多优良性能，可以用来制备多种功能的纤维素产品，还可以通过衍生化反应制备各种纤维素衍生物，能够部分代替石油资源，具有广阔的应用前景。然而，纤维素分子结构中含有大量的羟基，容易形成复杂的分子内以及分子间的氢键，使其难以溶解于普通的溶剂中或进行熔融加工，从而限制了纤维素的广发应用。

传统制备纤维素纤维和薄膜的方法主要为粘胶法和铜氨法，然而这两种方法都存在环境污染严重的问题。近三十年来，人们已经发现有很多溶剂可以制备纤维素溶液，如N₂O₄/DMF(四氧化二氮/二甲基甲酰胺)，N₂O₄/DMSO(四氧化二氮/二甲亚砜)，(CH₂O)_x/DMSO(多聚甲醛/二甲亚砜)，H₃PO₄(浓磷酸)，Ca(SCN)₂(硫氰酸钙)水溶液或Li(SCN)₂(硫氰酸锂)水溶液，NH₃/NH₄Cl(液氨/氯化铵)等，但这些溶剂仍然存在着各种各样的缺点，如溶剂毒性大、容易挥发、价格高、有副产物、纤维素易降解以及对设备要求高等问题。目前，比较成功的新溶剂是NMMO(N—甲基马啉—N—氧化物)和NaOH水溶液(氢氧化钠)。NMMO是目前最强的纤维素溶剂，但由于溶剂昂贵，并非完全无毒，回收还存在一定问题，而且纺丝温度高，容易爆炸，影响了其它工业化生产。

采用专利号为200310111447.8发明名称为“一种溶解纤维素的溶剂及其用途”的专利中所述的方法即用氢氧化钠/硫脲/水作为溶剂溶解纤维素，这种通过物理溶解的方法有效溶解纤维素的溶剂虽然使用成本较低、绿色环保的碱和脲作为组成成份，但其溶剂原料用量较大，且溶剂溶解能力有限，对高聚合度的纤维素溶解能力弱，另外所制得纤维素溶液的稳定性仍较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种纤维素溶液及其制备方法，它克服了现有专利溶解能力有限、溶液稳定性差等缺点，特别是可以实现现有专利无法制备的高聚合度纤维素的高浓度溶液的制备，而且进一步减少溶剂原料用量来降低成本，因此更易于工业化。

本发明解决技术问题的技术方案如下：

一种纤维素溶液，其特征是由纤维素、氢氧化锂、氢氧化钠、硫脲和水构成，其溶液配方的重量百分比为：

纤维素                     2％～12％

氢氧化锂                   2％～6％

氢氧化钠                   4％～8％

硫脲                       3％～9％

水                         余量。

所述的一种纤维素溶液的制备方法，其特征是采用如下步骤实现的：

步骤(1)在容器中将重量百分比含量分别为2％～6％的氢氧化锂，4％～8％的氢氧化钠，3％～9％的硫脲，余量为水均匀混合制备成复合溶剂；

步骤(2)将上述复合溶剂放在冰箱中预冷至—10～5℃并保持此温度；

步骤(3)在上述复合溶剂中加入重量百分比为2％～12％的纤维素，均匀搅拌5～15分钟即制成透明的纤维素溶液。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1.溶剂组成中的各物质用量少，极大降低了成本；

2.对各种天然纤维素如脱脂棉、棉短绒浆、草浆纤维素、甘蔗渣浆、木桨和蒸汽闪爆处理的纤维素浆以及再生纤维素如粘胶等的溶解度都达到100％，且可制备固含量更高的纤维素溶液，并可以溶解较高分子量的纤维素(可溶解聚合度为1400的棉浆粕制得4％的纤维素溶液)。

3.所制得的纤维素溶液稳定性更好，可保存时间更长，有利于实现工业化。

具体实施方式

以下结合具体实施例对该发明做进一步的说明，但实施例仅用于说明，并不限制本发明的范围。

实施例1

步骤(1)在容器中将重量百分比含量分别为2％的氢氧化锂，8％的氢氧化钠，5％的硫脲，余量为水均匀混合制备成复合溶剂；

步骤(2)将上述复合溶剂放在冰箱中预冷至—2℃并保持此温度；