[发明专利]一种采用离子液体生产纤维素海绵的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型可降解的纤维素海绵的生产方法，尤其涉及一种离子液体的新型溶剂纤维素海绵的生产方法。

背景技术

海绵因具有蓬松度好、质地柔软、吸水性好等优点而得以广泛应用。但一般海绵的化学成分为聚苯乙烯、聚氨醋等类物质。这类物质的制备无论从原料还是工艺上看，均会产生对人体和环境有害的物质，有悖于人类环境保护和可持续发展的理念。并且生产这类海绵，消耗的天然能源也很高。鉴于以上存在的不足，这类海绵正处于被其他产品代替而逐渐淘汰的境地。纤维素是自然界中最丰富的可再生资源之一，每年地球上的植物通过光合作用可合成约兆亿吨的纤维素。纤维素是一种生物可降解高分子化合物，它在使用中性能优良，废弃后又可以在微生物作用下迅速分解为低分子化合物。在当今石油和煤炭的储量日益下降、化工原料紧缺的情况下，利用纤维素代替传统的化工原料生产新型日用产品，有着十分重要的意义。纤维素海绵是以纤维素为基本原料，通过一定方法而制备的、用来代替传统海绵的一种多孔纤维素产品。它既可以作为一般清洁用品用于厨房、浴室、汽车等的清洁和擦拭，也可作为饭店、医院等场所的专业清洁用品。

传统的粘胶制胶生成过程中使用大量NaOH、H₂SO₄和CS₂，放出H₂S等有毒气体，对空气和水造成污染，使生态环境遭到破坏。我国是世界上粘胶纤维生产大国，粘胶纤维在世界上占有很大的比例。近年来，由于世界各国十分重视环境保护，粘胶纤维的生产目前主要集中在一些发展中国家。许多发达国家一方面加强对粘胶工艺中污染问题的处理的研究，提出了减少使用CS₂的工艺和解决生产中的三废问题，另一方面也看好纤维素类产品的新工艺，即采用溶剂法生产纤维素制品。

离子液体是近年来兴起的一类极具应用前景的绿色溶剂，以其不挥发、对水和空气稳定和对无机、有机化合物以及高分子材料具有的良好的溶解性而广泛应用于电化学、有机合成、化工分离以及材料制备等领域。以离子液体为溶剂，研究纤维素的溶解和再生以及其衍生化反应，成为纤维材料加工的新技术之一。研究表明，对于纤维素/离子液体溶液，可以通过凝固剂实现纤维素的再生，这为纤维素纤维的清洁化生产提供了有益的思路。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种采用离子液体生产纤维素海绵的方法，一种工艺简单、能耗少、绿色环保并且适合产业化生产的制备纤维素海绵的方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种采用离子液体生产纤维素海绵的方法，所述方法是将纤维素浆粕粉碎后，与离子液体混合溶解、并脱泡后配置成纤维素/离子液体溶液，在搅拌状态下，向纤维素/离子液体溶液中加入成孔剂和增强纤维形成纤维素混合体，将所述纤维素混合体经凝固浴使纤维素析出，同时成孔剂溶出，然后加入解键剂，冲洗得到纤维素海绵。

所述纤维素浆粕的聚合度为350～1200。

所述配制成的纤维素/离子液体溶液的纤维素浓度为5-25wt％。

所述纤维素浆粕与离子液体混合前先进行调湿，调湿后的纤维素浆粕含水率为2～5wt％。

所述的成孔剂为Na₂SO₄·10H₂O，所述成孔剂的加入量为纤维素中a-纤维素重量的10～40倍；所述的增强纤维为合成纤维、天然纤维或粘胶纤维的一种，所述增强纤维的长度为1～20mm，所述增强纤维的加入量为纤维素中a-纤维素重量的2～10％；所述的解键剂为含有18个以上C原子的季铵盐，所述解键剂的加入量为纤维素中a-纤维素重量的3.5～8.0％。

所述的凝固浴为水、丙酮中的一种或两种，所述凝固浴的温度为10～50℃。

所述离子液体的阴离子为Cl^-和Br^-的一种或两种，所述阳离子为取代基咪唑。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明采用纤维素为生产海绵的原料，用来代替海绵生产常用的聚苯乙烯、聚氨醋等原料，纤维素属于可再生资源，减少了天然能源的消耗；而且纤维素是一种生物可降解高分子化合物，它在使用中性能优良，废弃后又可以在微生物作用下迅速分解为低分子化合物，因此采用纤维素为原料的海绵，有利于人类的环境保护。

2、本发明采用离子液体作为溶剂，生产过程无毒无挥发性，无污染，有利于环境保护和操作人员的健康，且易于回收，实现了纤维素纤维的清洁化和绿色生产。

具体实施方式