以离子液体为溶剂的纤维素膜的制备方法技术

本发明专利技术一种以离子液体为溶剂的纤维素膜的制备方法，包括下列步骤：（１）将絮状或粉碎后的纤维素与离子液体混合，在５０－１６０℃温度下溶解０．５－１２０小时得到制膜原液，浓度为５－３５％；（２）将上述制膜原液经过过滤、脱泡后，进行制膜，其中凝固溶液为温度０－９５℃，浓度为０－９０％的离子液体水溶液。该方法简便、经济，环境友好，可满足产业需要。本发明专利技术所制备的纤维素膜既可作为包装材料、装饰材料、印刷材料，也可作为过滤膜、反渗透膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制备纤维素膜的方法，尤其是一种以离子液体为溶剂的纤维 素膜的制备方法。技术背景使用纤维素制备的纤维素制备的纤维素膜在众多行业中，有着广泛的用途， 制备纤维素膜的原料纤维素，在自然界的物质中储备量大，而且有着巨大的可 再生能力，纤维素能够被生物分解或安全燃烧转化成水蒸气和二氧化碳，对环 境友好，随着不可再生的自然界能源，如煤、石油、天然气等的日益短缺，纤 维素的利用还将逐渐扩大，因此，发展纤维素制备纤维素膜的前景十分广阔， 完全有可能成为代替石油、裂解薄膜产品的可再生资源，目前，使用纤维素制 备维素膜，主要采用氢氧化钠、丙酮、二硫化碳等作为溶济和助剂，并需要对 所原料纤维素进行黄化、老成和熟成，同时还使用到亚硫酸盐、硫化钠、硫酸 和硫酸锌等化学配剂，现行用于纤维素制备纤维素膜的化学原料，对设备腐蚀 极大，能耗和操作费用高，生产过程长而复杂，并存在废气、废水、废渣的污 染，处理回收等诸多问题。离子液体是一类完全由阴离子和阳离子组成的盐，具有较低的熔点(一般〈IO(TC)和粘度，离子液体作为一种新型的纤维素溶剂，与传统溶剂相比，溶点 高不易挥发，在较宽的范围内以液态存在，具有良好的稳定性，可以通过选择 适宜的阴、阳、离子的组合而改变而物理化学性质，是许多有机物、无机物、 高分子材料的较适宜溶剂，传统的溶剂对纤维素的溶解度小，需要再进行黄化、 老化和熟成等复杂工序，离子液体对纤维素有着很大的溶解度，其质量百分比 甚至达到35%，因此，使用离子液体作为纤维素制备纤维素膜的溶剂，具有积极的产业意义。
技术实现思路
本专利技术的目的 供一种以离子液体为溶剂来制备纤维素膜的方法，该方法 简便、经济，环境友好，可满足产业需要。本专利技术的一种以离子液体为溶剂纤维素膜制备方法，包括下列步骤将絮状或粉碎后的纤维素与离子液体混合，在50-160X:温度下溶解0.5-120 小时得到制膜原液，浓度为5-35%。将上述制膜原液经过过滤、脱泡或脱泡、过滤后，进行制膜，其中凝固溶液 为^S0"95"C,浓度为0~90%的离子液体水溶液。作为优选的技术方案所述的制备纤维素膜的纤维素为木浆、棉浆、精制棉、 竹浆、纸浆、草浆、棉杆装、芦苇浆、藻浆、玉米包皮浆、秸杆浆、硝基纤维 素、二醋酸纤维、三醋酸纤维素、丙醋酸纤维素、丁醋酸纤维素、羟甲基纤维 素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、聚铵阳离子纤维素、甲基纤维素、乙基纤 维素、纤维素磷酸酯、硫代乙基纤维素、细菌纤维素中的一种或几种。所述的离子液体由阳离子和阴离子组成-,的阳离子为下列阳离子中的一种:^^铵离子烷,磷离子 ^ *哇离子 ,吡接离子其中Rl, R3, R4, R5和R6相同或不同，为H, Cl"C8的烷基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、羟乙基、羟丙基、羟甲基、羧甲基中的一种或几种。舰的阴离子为CL —(氯离子)、Ac -(醋酸根阴离子)、Br _ (溴离子)、I _ (碘离子)、N03 —(硝酸根阴离子)、N02 —(亚硝酸根阴离子)、S042 _ (硫酸根阴离子)、 HS04—(硫酸氢根阴离子)、S032 —(亚硫酸根阴离子)、HS03—(亚硫酸氢根阴离 子)、BF4—(四氟硼酸根阴离子)、PF6—(六氟磷酸根阴离子)、CF3S03—(三氟甲 磺酸根阴离子)、SCN—(硫氰酸根阴离子)、CF3C00—(三氟乙酸根阴离子)、 (CF3SO2)2N—、(CF3S02)3C—、中的一种或几种。所述的纤维素溶解过程中，施有剪切、超声振荡、微波或施加一定的真空度 增加溶解速度。所述的制膜为经狭扁口模挤出成膜、扁平口模挤出成膜，经流延成膜或铸膜 中的一种或几种。所述的制膜为湿法成膜、熔喷湿法成膜或干湿法成膜等方法中的一种或几种。所述的离子液体通过减压蒸馏、常压蒸馏等方法中的一种或几种，得到有效 的回收。本专利技术的纤维素膜既可作为包装材料、装饰材料、印刷材料，也可作为过滤 膜、反渗透膜。本专利技术的有益效果是(1) 纤维素在离子液体中的溶解无需进行黄化、老成和熟成等工序， 一方 面縮短了工艺流程，另一方面离子液体无毒、无挥发性，避免了对环境的污染，也有利于环境保护和操作人员的健康；(2) 所采用的离子液体熔点范围宽，在聚合和制膜的温度范围内，有利于 温度控制；(3) 凝固剂为水或者由水和离子液体组成，同样是绿色溶液剂，有利于环境保护；(4) 离子液体无挥发性，易于回收，降低生产成本，节约资源和能源；(5) 纤维素在离子液体中的溶解无需进行黄化、老成和熟成等工序，縮短 了工艺流程，适用于不同组成、不同分子量的纤维素的溶解及制膜，工艺路线 和产品可调整范围宽广。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细阐述，实施例仅用于说明本发 明，而不用于限制本专利技术的范围。 实施例1.将棉桨与离子液体均匀混合，IOO'C溶解4小时，得到制膜原液，浓度为8. 5%， 此制膜原液经过滤、脱泡后经狭扁长形状的口模流延成膜，凝固浴为 CL(中文名称l-丙烯基-3-甲基咪唑氯化盐)离子液体水溶液，凝固浴中离 子液体的的浓度为20%，温度为3(TC，成膜速度为40M/min，凝固后的膜经过拉 伸、水洗、干燥等程序的加工，制得拉伸强度为12簡Pa的纤维素膜。实施例2.将精制棉与离子液体混合，9rC时溶解24小时，得到制膜原液，制膜原液 的浓度为5%，制膜原液经过过滤、脱泡后经狭扁形状口模挤出成膜，凝固浴为 CL(中文名称为l一丁基一3—甲基咪唑氯化盐)水溶液，凝固浴中离子液 体的浓度为10%，温度为30。C ;制膜速度为9m/s，凝固后的膜经过水洗、拉伸、干燥等程序的加工，制得强 度为1.4MPa的纤维素膜。实施例3.将粉碎后的草桨与离子液体混合，55'C时溶解100小时，得到制膜原液，制膜原液的浓度为35%,制膜原液经过过滤、脱泡后进行流延成膜，凝固浴为 CL(中文名称为l一丙烯基一3—甲基咪唑氯化盐)离子液体水溶液，凝固 浴中，离子液体的浓度为50%，凝固浴温度为9(TC制膜速度为10m/s，凝固后的膜经过水洗、拉伸、干燥等程序的加工，制得 强度为3.8MPa的纤维素膜。实施例4.将粉碎后的醋酸纤维素桨粕与离子液体混合，15(TC溶解1小时，得到制膜 原液，制膜原液的浓度为20%，制膜原液经过过滤、脱泡后进行铸膜成型，凝固 浴为Br(中文名称l一丁基一3—甲基咪唑溴化盐)离子液体水溶液，凝固 浴中离子液体的浓度为5%，凝固浴温度为0°C凝固后的膜经过水洗、干燥等程序的加工，制得强度为2.4MPa的纤维素膜。权利要求1、 ，包括如下步骤将絮状或粉碎后的纤维素与离子液体混合，在50-160℃温度下溶解0.5-120小时，得到制膜原液，浓度为5-35％；将上述制膜原液经过过滤、脱泡或脱泡、过滤后，进行制膜，其中凝固浴为温度0-95℃，浓度为0-90％的离子液体水溶液。2、 根据权利要求1所述的，其特 征在于所述的制备纤维素膜的纤维素为木浆、棉浆、精制棉、竹浆、纸浆、 草浆、棉杆浆、芦苇浆、藻浆、玉米包皮浆、秸秆浆、硝基纤维素、二醋酸纤 维、三醋酸纤维素、丙醋酸纤维素、丁醋酸纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤 维素、羟丙基纤维素、聚铵阳离子纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、纤维素 磷酸酯、硫代乙基纤维素、细菌纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】
以离子液体为溶剂的纤维素膜的制备方法，包括如下步骤：将絮状或粉碎后的纤维素与离子液体混合，在５０－１６０℃温度下溶解０．５－１２０小时，得到制膜原液，浓度为５－３５％；将上述制膜原液经过过滤、脱泡或脱泡、过滤后，进行制膜，其 中凝固浴为温度０－９５℃，浓度为０－９０％的离子液体水溶液。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高小山，
申请(专利权)人：高小山，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]