本发明专利技术涉及改良的以离子液体为溶剂的纤维素纺丝原液的制备方法，包括：溶胀和溶解两个阶段，即将干燥的纤维素浆粕与含水率为１％～２０％的１－丁基－３－甲基咪唑氯盐溶液置于溶解装置中均匀混合，先在７０～１００℃下静置溶胀，再强力搅拌，使其溶胀成浆粥状而不溶解；然后在搅拌状态下，缓慢升温至８０～１２５℃，经搅拌、减压蒸馏除去其中的水分，２～８ｈ后纤维素可溶解完全；然后降低搅拌速度，并将浆液温度降至９０～１００℃保持３０－６０ｍｉｎ可得淡黄色透明的纺丝原液。该制备方法可使纺丝原液更加均匀、溶解更加充分，减少了纺丝原液中的凝胶粒子，提高纺丝原液质量；同时还降低了纺丝原液的表观粘度，从而可以进一步提高纺丝原液的含固量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属纤维素纺丝原液的制备领域，特别是涉及改良的以离子液体为溶剂的纤维素 纺丝原液的制备方法。
技术介绍
纤维素是地球上最丰富的天然高分子资源，每年自然界通过绿色光合作用可以生产大 量的纤维素。由于纤维素原料来源丰富，且纤维素制品废弃物可以自然降解，或者被酶分解为二氧化碳和水。因此，在石油资源R益匮乏的今天，以纤维素作为原料进行生产加工 备受关注。而纤维素纤维及其纤维制品由于具有优良的吸水性，透湿性和良好的穿着舒适 性越来越受到人们的青睐。传统的纤维素纤维主要用粘胶路线生产，该方法使用二硫化碳 和大量的酸和碱，给环境造成了严重污染，而且由该法生产的粘胶纤维截面一般呈锯齿形， 纤维强度尤其是湿强偏低，使这类纤维素纤维在工业、军事、航空等领域的应用及后续发 展都受到了极大的限制。近年来， 一种新型的绿色溶剂——离子液体作为纤维素的直接溶剂体系己经引起世界 各国的高度重视。离子液体又称室温离子液体，它是由特定阳离子和阴离子构成的在室温 或近于室温下呈液态的物质，具有沸点高、不挥发、液程宽、溶解性能好、热稳定性佳等 优点。近年来国内外对以离子液体作为溶剂对纤维素进行溶解和加工的研究较多，并形成 了一系列相关的专利，例如国外专利WO 03/029329 A2， WO 2005/017001 Al ， WO 2006/000197 Al， WO 2007/032022 A2， DE 10 2005 017 715 Al ， DE 10 2005 017 733 Al ， JP 2005338092 Al;以及中国专利CN 1851063A、 CN 1804161、 CN 1844214A、 CN 101089250A、 CN 10189249A、 CN 1491974A等。在以上专利中，绝大部分都是采用离子 液体直接加热溶解纤维素的方法。但我们在采用偏光显微镜跟踪纤维素的溶解过程中发 现由于纯的离子液体对纤维素的溶解能力很强，在溶解过程中，与离子液体接触的部分 纤维素很快溶解，从而形成了溶解的纤维素浆液包裹着未溶解的纤维素的状态，使得内层 纤维素不能够完全溶解，因而存在溶解不均匀、在纺丝液中形成凝胶颗粒并最终造成纺丝 过程中断头增多、纺丝状态不稳定、浪费严重的问题。此外，这种直接溶解法制得的纺丝 原液的表观粘度较高，使纺丝原液的含固量受到限制，降低了生产效率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供改良的以离子液体为溶剂的纤维素纺丝原液的制 备方法，该制备方法可使纺丝原液更加均匀、溶解更加充分，减少了纺丝原液中的凝胶粒子，提高纺丝原液质量；同时还降低了纺丝原液的表观粘度，从而有可能进一步提高纺丝 原液的含固量。本专利技术的，包括(1) 溶胀阶段将聚合度(DP)为400 1000的纤维素木浆或棉桨粉碎或切为0.5 4cmx0.5 4cm的小片，然后将这些纤维素浆粕于真空度-9《104 -5><104 Pa及30 70。C下 平衡干燥10 20h，使其含水率达2% 4%;将l-丁基-3-甲基咪啤氯盐(C1)与水 混合，使其含水率为1% 20%;将上述已干燥平衡的纤维素浆粕与上述混合好的含水率为 1% 20%的C1水溶液以重量比7: 116 15: 85置于溶解装置中均匀混合，先在 70 10(TC下静置溶胀15 60min，再强力搅拌15 40min，使其溶胀成浆粥状；(2) 溶解阶段将步骤(l)中已充分溶胀的浆粥状物在搅拌状态下，缓慢升温至80 125°C，经减压蒸馏及搅拌除去浆粥状物中的水分，使得纤维素浆粕缓慢溶解，2 8h后， 纤维素即可溶解完全；然后降低搅拌速度，同时将浆液温度降低至90 10(TC，以符合纺 丝的要求，维持上述条件30-60min，可以得到表观粘度为1000 8000 Pa.s、均匀透明的纺 丝原液。所述步骤(2)中的纺丝原液经增压泵增压，再经预过滤器进入计量泵，然后由喷丝 头喷出，经过凝固、水洗、切断、干燥后即可获得纤维素纤维。该制备方法将原来的直接加热溶解过程改为溶胀和溶解两个过程，即采用不同含水率 的离子液体使纤维素浆粕先充分溶胀而不溶解，然后在减压蒸馏及搅拌状态下脱水使纤维 素溶解。该制备方法可使纤维素纺丝原液的质量提高，避免产生凝胶颗粒，从而使纺丝过 程更稳定；另一方面，可使纺丝原液的表观粘度下降，因此有可能进一步提高纺丝原液的 含固量，从而提高生产效率。 有益效果(1) 本专利技术的制备方法可以使纺丝原液更加均匀，溶解更加充分，纺丝液中凝胶粒子含 量明显减少，有利于制备质量更好的纺丝原液；(2) 本专利技术的制备方法在纤维素浓度相同时，纺丝原液的表观粘度要明显降低，从而有 可能进一步提高纺丝原液的含固量，有利于提高生产效率；(3) 本专利技术的制备方法所得到的纺丝原液的可纺性改善，在相同纺丝条件下，其纺丝断 头次数比前者要大幅降低，有利于提高纺丝的效率，减少原料浪费，由这种纺丝原液制得 的纤维可以广泛应用于服装用纺织品和产业用纺织品。具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而 不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。实施例1将DP=685的纤维素棉浆粕切为0.5 4cmx0.5 4cm的小片，然后将这些纤维素浆粕 于真空度-8xi()^a及3(TC下干燥平衡20h，使其含水率达到3%;称取189g离子液体 C1，加入9.95g去离子水，配置成含水率为5。/。的C1溶液。将上述含水率为5。/。的C1溶液与21克粉碎干燥的纤维素棉浆置于溶解装置中 均匀混合，先在8(TC时静置溶胀30min再强力搅拌15min，使其溶胀成浆粥状，然后将浆 粥状物在搅拌状态下，缓慢升高温度至10(TC，经搅拌、减压蒸馏除去浆粥状物中的水分， 4h后纤维素已溶解完全，然后降低搅拌速度，同时将浆液温度降低至95"，维持上述条 件45min后，可以得到表观粘度为1820Pa，s、均匀透明的淡黄色纤维素纺丝原液。所得纤维素纺丝原液可纺性良好，采用千湿法纺丝可以获得断裂强度为3.97cN/dtex 的纤维素纤维，在纺丝过程中，纺丝断头率约为2次/小时。对比例采用直接加热溶解法制得的相同纤维素含量的纤维素/Cl纺丝原液的 表观粘度为3500Pa，s，其在纺丝过程中的纺丝断头率约为5次/小时。实施例2将DP-400的纤维素棉浆粕粉碎，然后于真空度-5x 104Pa及50'C下干燥平衡12h，使 其含水率达到4%;称取170g离子液体C1，加入1.72g去离子水，配置成含水率为 P/。的C1溶液。将上述含水率为1M的C1溶液与30克粉碎干燥的纤维素棉浆置于溶解装置中 均匀混合，先在7(TC时静置溶胀15min再强力搅拌25min，使其溶胀成浆粥状，然后将浆 粥状物在搅拌状态下，缓慢升高温度至8(TC，经搅拌、减压蒸馏除去浆粥状物中的水分， 2h后纤维素已溶解完全，然后降低搅拌速度，同时将浆液温度降低至9(TC，维持上述条 件60min后，可以得到表观粘度为3400Pa.s、均匀透明的淡黄色纤维素纺丝原液。所得纤维素纺丝原液可纺本文档来自技高网...
【技术保护点】
改良的以离子液体为溶剂的纤维素纺丝原液的制备方法，包括： （１）溶胀阶段：将聚合度为４００～１０００的纤维素木浆或棉浆粉碎或切为０．５～４ｃｍ×０．５～４ｃｍ的小片，然后将这些纤维素浆粕于真空度－９×１０↑［４］～－５×１０↑［４］Ｐ ａ及３０～７０℃下平衡干燥１０～２０ｈ，使其含水率为２％～４％；将１－丁基－３－甲基咪唑氯盐［ＢＭＩＭ］Ｃｌ与水混合，使其含水率为１％～２０％；将上述已干燥平衡的纤维素浆粕与上述混合好的含水率为１％～２０％的［ＢＭＩＭ］Ｃｌ水溶液以重量比７∶１１６～１５∶８５置于溶解装置中均匀混合，先在７０～１００℃下静置溶胀１５～６０ｍｉｎ，再强力搅拌１５～４０ｍｉｎ，使其溶胀成浆粥状； （２）溶解阶段：将步骤（１）中已充分溶胀的浆粥状物在搅拌状态下，缓慢升温至８０～１２５℃，经减压 蒸馏及搅拌除去浆粥状物中的水分，２～８ｈ后，纤维素即可溶解完全；然后降低搅拌速度，同时将浆液温度降低至９０～１００℃，维持上述条件３０－６０ｍｉｎ，得到表观粘度为１０００～８０００Ｐａ.ｓ、均匀透明的的纺丝原液。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡涛，胡学超，邵惠丽，杨革生，张慧慧，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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