[发明专利]一种溶解纤维素的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种溶解纤维素的方法。

背景技术

进入二十一世纪，科学和技术已转向可再生资源和能源的原材料，以及环境友好材料和可持续发展的技术和过程。植物纤维素是地球上最丰富的可再生资源，属环境友好材料，充分利用纤维素不仅可以保护环境，而且可以节省有限的石油资源。然而，目前现有纤维素工业中纤维素溶解过程繁杂、成本高且有污染。迄今已大规模工业化的仍是粘胶法生产人造丝和玻璃纸，生产过程中产生大量CS₂而严重污染环境。

发明内容

本发明的目的是提供一种能耗较低的溶解纤维素的方法，该方法可在较短时间内溶解纤维素，溶解度较高，易于工业化。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种溶解纤维素的方法，将纤维素分散在12～20wt％NaOH水溶液中，预冷至-4～10℃，搅拌均匀生成碱纤维素，再加入-4～25℃的0～40wt％尿素水溶液，在0～25℃下搅拌均匀制得透明的纤维素溶液，制得的纤维素溶液中纤维素含量为2～8wt％，NaOH含量为4.8～12wt％，尿素含量为0～24wt％，其余为水。

或者，将12～20wt％NaOH水溶液预冷至-4～10℃，加入纤维素搅拌均匀生成碱纤维素，然后加入-4～25℃的0～40wt％尿素水溶液，在0～25℃下搅拌均匀制得透明的纤维素溶液；制得的纤维素溶液中纤维素含量为2～8wt％，NaOH含量为6～10％，尿素含量为0～20％，其余为水。

上述纤维素、12～20wt％NaOH水溶液和0～40wt％尿素水溶液的用量质量比为：2～8∶40～60∶40～60。

本发明可用于工业上溶解纤维素，制备各种纤维素丝、膜、无纺布和色谱柱多孔填料。也可用在实验室进行纤维素分子量及溶液性质的研究。本发明纤维素膜可用作纺织业、农业、化工、食品、环境等领域中的纺织品、农膜、包装及分离材料。

与已有技术相比较，本发明的创新如下：

本发明采用首先预处理纤维索生成碱纤维素，再加入水或者尿素水溶液的方法而达到迅速溶解纤维素的目的。在溶解过程中温度范围宽且温和，溶解总时间在10分钟以内，明显降低了能耗。最终的溶液中氢氧化钠和尿素的浓度范围比较宽，浓度分别为6～10wt％和0～20wt％。而且对各种纤维素(棉短绒浆、草纤维浆、甘蔗渣浆、木浆和纤维素无纺布以及蒸爆纤维素浆等)的溶解度都达到100％，可制得较高分子量的浓溶液。没有其它苛刻条件，对设备要求不高，有利于工业化生产。

本发明以氢氧化钠、尿素、水为原料，价格便宜，操作简单方便，对环境无污染。而且溶解和再生都是物理过程，未发生化学反应，废液容易回收循环使用。

具体实施方式

以下结合具体的实例对本发明的技术方案作进一步说明：

实施例1

取再生纤维素(无纺布M_η＝15×10⁴)10克，加入95克14wt％NaOH水溶液中，搅拌5分钟，然后放在冰箱中预冷至0℃，取出充分搅拌均匀，加入95克5℃的20wt％尿素水溶液，在室温下(25℃)搅拌均匀后制得透明的纤维素溶液。溶解纤维素的总时间在10分钟以内，溶解速度很快。制得的纤维素溶液中纤维素含量为5wt％，NaOH含量约为7wt％，尿素含量约为10wt％，其余为水。

实施例2

90克20wt％NaOH水溶液在冰箱中预冷至10℃，立即取棉短绒浆(粘均分子量M_η＝8×10⁴)8克投入其中，充分搅拌均匀(约3分钟)，然后迅速加入102克10℃的水，在室温下(25℃)搅拌均匀后(约5分钟)制得透明的纤维素溶液。溶解纤维素速度很快，溶解的总时间在10分钟以内。制得的纤维素溶液中纤维素含量为4wt％，NaOH含量为9wt％，其余为水。

实施例3

100克12wt％NaOH水溶液在冰箱中预冷至-4℃，立即取棉短绒浆(粘均分子量M_η＝6×10⁴)10克投入其中，充分搅拌均匀(约4分钟)，然后迅速加入90克15℃的40wt％尿素水溶液，在室温下(25℃)搅拌均匀后(约5分钟)制得透明的纤维素溶液。溶解纤维素速度很快，溶解的总时间在10分钟以内。制得的纤维素溶液中纤维素含量为5wt％，NaOH含量为6wt％，尿素含量为18wt％，其余为水。

实施例4