[发明专利]制备可纺的各向同性的纤维素溶液的方法

说明书

本发明涉及制备各向同性的可纺溶液的方法，这种溶液含有94-100(重量)％的下列诸成分：纤维素，磷酸和/或磷酸酐，和水，该溶液是通过将纤维素溶于含磷酸的溶剂中制得的。

这种方法可从英国专利公开263810中获知，该专利介绍了棉短纤维素在85-90％H₃PO₄中的溶解作用。可通过添加诸如冰醋酸和乙醇或其同系物的其它化学试剂使纤维素的溶解变得更容易。为了获得均匀的溶液所需的总时间达数小时。所得溶液可用来纺制人造丝。

该方法也可从苏联专利1348396和1397456中获知。这些文献提供了纤维素溶解在80-85％H₃PO₄中的种种实施例。这些文献指出溶解过程需要数小时(或其倍数)以及在溶解过程中纤维素的聚合度(DP)会有很大程度的下降。这种溶液可用来制造纤维或薄膜。

出乎意料的是，现在已经找到了一种能制得均匀、可纺、各向同性的纤维素溶液的简单方法。本发明在于：通过在纤维素溶于含72-85(重量)％P₂O₅(以任何额外水添加前所含的水、磷酸和磷酸酐的总重量计)的溶剂前、溶解期间或溶解后，添加水的方法来制得纤维素溶液。

处在室温和静止状态时，不呈双折射现象的溶液可视为各向同性溶液。可纺溶液是一种适于通过挤出、凝固和卷绕而转变成纤维或长丝的溶液。

本专利申请书中的名词磷酸是指所有磷的无机酸以及它们的混合物。正磷酸是五价磷的酸，即H₃PO₄，其无水对应物，即酐是五氧化二磷(P₂O₅)。除正磷酸和五氧化二磷外，根据体系中的含水量，在五氧化二磷与正磷酸之间存在一系列含不同结合水的五价磷的酸，如聚磷酸(H₆P₄O₁₃，PPA)。

溶剂中磷的含量是用溶剂中以磷酸重量表示的总量换算成的相应的酐和剩余水的重量来表示的。于是，经换算后正磷酸含72.4(重量)％五氧化二磷和剩余水，而H₆P₄O₁₃含84(重量)％五氧化二磷和剩余水。溶剂中五氧化二磷的重量百分含量是按下述方法计算得出的：以溶剂中包括磷酸酐在内的磷酸总量(以重量计)和总水量为原始数据，将该酸换算成五氧化二磷和水，然后算得以五氧化二磷重量表示的所述磷酸总量(以重量计)的百分含量。在本说明书中，在计算溶剂中五氧化二磷浓度时不计及由纤维素衍生的或由其它成分衍生的水以及为了制得溶液而添加的水。

为了更迅速地溶解纤维素，溶剂优选含72-80(重量)％五氧化二磷。

溶液中五氧化二磷的重量百分含量是按下述方法算得的：以溶液中包括磷酸酐在内的磷酸总量(以重量计)和总水量为原始数据，将该酸换算成五氧化二磷和水，然后算出以五氧化二磷重量表示的所述磷酸总量(以重量计)的百分含量。为此，在本说明书中，在计算溶液中五氧化二磷浓度时不计及由纤维素衍生的或由其它成分衍生的水以及为了制得溶液而添加的水。

溶液中纤维素的重量百分含量是按开始时溶液中所有成分的总重量计算的。

经磷酸衍生的纤维素包括在组成94-100(重量)％溶液的诸成分中。对于经磷酸衍生的纤维素来说，列于本专利说明书中的溶液中纤维素的重量百分含量是指以纤维素算得的量。按照类似的方式，该计算方法也适用于本说明书中提到的磷含量的计算。

除了水、磷酸和/或其酐以及纤维素和/或磷酸与纤维素的反应产物外，溶液中也可存在其它物质。通过混合四组成分：纤维素、水、磷酸及其酐和其它成分可制得这种溶液。“其它成分”可以是有利改善纤维素溶液加工性的物质，除磷酸外的溶剂或辅助剂(添加剂)，如尽可能防止纤维素分解的助剂，或染料等。

优选的是，该溶液包含96-100(重量)％的纤维素、磷酸和/或磷酸酐及水等成分。优选的是除磷酸外不采用其它溶剂，辅助剂或添加剂的用量只占0-4(重量)％(以溶液总重量计)。更为有利的溶液是除纤维素、磷酸和/或磷酸酐及水各成分外，只含最低量其它物质，即含0-1(重量)％添加剂的溶液。