[发明专利]一种纤维素溶剂及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种溶解纤维素的新溶剂及其用途。本发明内容属于化学和材料学领域。

背景技术

由于非降解性塑料废弃物造成环境污染日益严重，以及石油资源在50年后将逐步枯竭， 可再生植物资源的研究与开发日益引人注目。植物纤维素是地球最丰富的可再生资源，属环 境友好高分子材料。纤维素以其显著的再生速度(1000亿吨/年)而越来越受到重视，并可 望成为21世纪的主要化工原料之一。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种纤维素新溶剂，该溶剂可通过冷冻解冻方法或者直接 溶解方法溶解高分子量纤维素，并得到高溶解度的透明的纤维素浓溶液。

本发明提供的技术方案是：一种纤维素溶剂，其组成为：3.0～7.0wt％的氢氧化锂，3.0～ 6.0wt％的硫脲，其余为水。

一种溶解纤维素的方法，将天然纤维素或再生纤维素分散于3.0～7.0wt％氢氧化锂和 3.0～6.0wt％硫脲的混合水溶液中，在-25℃～-15℃冷冻3～5小时，并在室温下解冻后 形成透明的纤维素浓溶液，其中纤维素含量为2～10wt％。

一种溶解纤维素的方法，将天然纤维素或再生纤维素分散于已经冷却到-10℃～0℃ 的3.0～7.0wt％氢氧化锂和3.0～6.0wt％硫脲的混合水溶液中，然后在-8℃～0℃搅拌5～ 15分钟，得到透明的纤维素浓溶液，其中纤维素含量为2-10wt％。

本发明的氢氧化锂和硫脲混合水溶液可用于直接快速溶解天然纤维素和再生纤维素，由 此得到可制备多种纤维素制品(纤维素丝、膜、无纺布、色谱柱多孔填料、医用仿生材料、 纤维素衍生物等)的纤维素浓溶液。尤其，本发明的氢氧化锂和硫脲水溶液可溶解高分子量 的天然纤维素(天然纤维素的分子量可达2×10⁵)和再生纤维素。因此具有明显创新和更广 泛的用途。

与已有技术相比较，本发明的创新如下：

首次发明可溶解高分子量纤维素的氢氧化锂和硫脲水溶液溶剂组合物及其制备方法。本 发明涉及的氢氧化锂和硫脲水溶液可通过冷冻-解冻方法或者直接方法溶解天然纤维素(棉 短绒浆、草纤维浆、甘蔗渣浆、软木浆、硬木浆等)和再生纤维素(无纺布、玻璃纸、粘胶 丝等)，并可得到高溶解度(溶解度可达100％)的透明的高分子量纤维素浓溶液。其特点 在于可通过直接方法溶解纤维素，生产周期短，工艺流程短，以利于工业化生产。与已申请 的专利相比，本发明解决了高分子量纤维素在水体系中的溶解问题，因此有明显的技术进步 和更广泛的应用前景。所得到透明的纤维素浓溶液，保持了很好的纤维可纺性和膜的成型性， 可用于纺丝或制膜。这种新溶剂可用于制备再生纤维素膜、共混膜、纤维素/纳米粒子功能 膜、纤维、无纺布。也可用作纤维素衍生化的反应介质。

具体实施方式

以下结合具体的实施例对本发明的技术方案作进一步说明：

下述实施例中的纤维素溶剂按下法制备：将氢氧化锂和硫脲混合后，加水得到所需的组 成比作为纤维素溶剂；或者先将氢氧化锂配成水溶液，然后加入硫脲得到所需的组成比；也 可将氢氧化锂和硫脲分别配成水溶液，然后混合得到所需的溶剂。其组成为：3.0～7.0wt％ 的氢氧化锂，3.0～6.0wt％的硫脲，其余为水。

实施例1

200克3.0wt％LiOH/6.0wt％硫脲混合水溶液，加入20克再生纤维素(粘胶短纤，聚合 度300)搅拌后置于冰箱(约-20℃)中冷冻3～5小时。然后在室温下解冻，搅拌后得到透明 的纤维素溶液。用超速离心机在10,000转/分钟，15℃下离心30分钟脱气泡，离心筒底部 无胶团沉淀。

实施例2

200克7.0wt％LiOH/3.0wt％硫脲混合水溶液，加入8.4克木浆纤维素(聚合度460)搅 拌后置于冰箱(约-20℃)中冷冻3～5小时。然后在室温下解冻，搅拌后得到透明的纤维素 溶液。用超速离心机在10,000转/分钟，15℃下离心30分钟脱气泡，离心筒底部无胶团沉淀。

实施例3

200克4.5wt％LiOH/5.0wt％硫脲混合水溶液，然后加入8.4克棉短绒浆(聚合度800) 搅拌后置于冰箱(约-20℃)中冷冻3～5小时。然后在室温下解冻，搅拌后得到透明的纤维 素溶液。用超速离心机在10,000转/分钟，15℃下离心30分钟脱气泡，离心筒底部无胶团 沉淀。

实施例4