[发明专利]离子液体制备玉米芯纤维素材料或共混纤维材料的方法

说明书

技术领域：

本发明属于生物质资源再生利用领域，涉及玉米芯纤维素离子液体溶液、玉米芯纤维素和其它植物纤维素或动物角蛋白纤维共混离子液体溶液的制备技术，以及利用上述溶液制备再生玉米芯纤维素丝、玉米芯纤维素与其它纤维共混纤维丝、再生玉米芯纤维素膜、玉米芯纤维素与其它纤维共混纤维膜的技术。

背景技术：

玉米芯是玉米果穗去籽脱粒后的穗轴，是一种来源广泛、廉价易得的农业副产物，我国年产量达千万吨以上。在国内玉米芯多被焚烧处理，少部分玉米芯用在造纸制浆、生物制糖和家畜饲料等方面，造成污染环境和资源浪费。玉米芯中纤维素和半纤维素总含量高达77％，是可开发转化的重要生物质资源。溶液加工是制备再生纤维素材料的主要手段，溶解纤维素的溶剂非常多，如黏胶溶液和铜氨溶液为目前工业应用较多的溶解纤维素的溶剂，其中黏胶法是主要的生产方法，但是工艺复杂、能耗较高、废气废水污染环境，不符合绿色化学和绿色化工发展的要求。

离子液体作为一种新型“绿色介质”，是完全由有机阳离子和有机/无机阴离子组成的、在室温或近于室温下呈液态的有机盐，具有传统有机溶剂不可比拟的特性，如蒸汽压极低、熔点低、很强的溶解能力、较好的热稳定性和化学稳定性、较宽的液程范围、结构可设计、可循环使用等，在分离萃取、催化、材料合成、电化学等化学化工领域展现出了良好的应用前景。近年来，用离子液体制备再生纤维素材料的新工艺引起了学术界和企业界的高度重视。已经发现有若干种离子液体对纤维素有很好的溶解性，并且可以用来制备再生纤维素纤维和再生纤维素膜。专利CN1596282A“采用离子液体溶解及加工纤维素”和CN101085838A“一种连续制备纤维素/离子液体溶液的方法”，所涉及的纤维素均不包含玉米芯纤维素。现有一种利用1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体分离玉米芯纤维素的方法，其可见专利“201210203662.X，一种离子液体分离玉米芯纤维素的方法”，该发明仅采用了一种1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体分离玉米芯纤维素，用于制备纤维素膜。

基于以上研究现状，本发明以磷酸酯类、乙酸类、氯盐离子液体为溶剂，制备玉米芯纤维素溶液、以及玉米芯纤维素与其它植物纤维素或动物角蛋白共混溶液，将该溶液用于纺丝、成膜，拓宽了玉米芯纤维素的用途。其优势在于所用的离子液体合成简单、价廉、易于再生，避免了传统纤维素溶解方法产生的酸、碱、盐形成的污染，是环境友好型的绿色制备过程，因而本发明具有广阔的应用前景。

发明内容：

本发明的目的是为了克服传统的纤维素溶解过程产生的酸、碱、盐无法回收、污染环境等缺点，发明一种简易、绿色的离子液体制备玉米芯纤维素溶液、玉米芯纤维素和其它纤维共混溶液的方法，并满足制备再生纤维素纤维丝和再生纤维素膜性能的要求。

所述玉米芯纤维素溶液的制备，是以处理后的玉米芯纤维素为原料，玉米芯干燥、粉碎、过40-60目筛，用浓度1.0％-2.0％的氢氧化钠(NaOH)溶液在100-120℃下溶解处理30-90min，滤渣经蒸馏水清洗、真空干燥，得到玉米芯综纤维素；将一定质量的玉米芯纤维素加入到温度为90-130℃的离子液体中，氮气或氩气气氛环境机械搅拌1-4h，得到玉米芯纤维素的离子液体溶液。

所述玉米芯纤维素与其它植物纤维素或动物角蛋白共混溶液的制备，是以处理后的玉米芯纤维素为原料，将玉米芯纤维素和其它植物纤维素或动物角蛋白分别加入到温度为90-130℃的离子液体中，氮气或氩气气氛环境机械搅拌1-4h，得到玉米芯与其它植物纤维素或动物角蛋白的共混离子液体溶液。

所述再生玉米芯纤维素丝或玉米芯与其它纤维共混纤维丝的制备，是将玉米芯纤维素离子液体溶液、玉米芯纤维素与其它植物纤维素或动物角蛋白纤维共混的离子液体溶液，溶液经过滤、真空脱泡，进行纺丝，丝条经凝固浴、水洗、干燥后得到玉米芯纤维素丝或玉米芯与其它纤维共混纤维丝。

所述再生玉米芯纤维素膜或玉米芯与其它纤维共混纤维膜的制备，是将玉米芯纤维素离子液体溶液、玉米芯纤维素与其它植物纤维素或动物角蛋白纤维共混的离子液体溶液，溶液经过滤、真空脱泡，进行刮膜，膜经凝固浴、水洗、干燥后得到玉米芯纤维素膜或玉米芯与其它纤维共混纤维膜。