【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纤维素处理加工领域，具体涉及纤维素溶剂体系的制备技术，更具体地，涉及一种低共熔溶剂、其制备方法及其在纤维素溶解中的应用。
技术介绍
1、纤维素作为一种天然、丰富和可再生的高分子资源，可以转化为各种有价值的材料，如葡萄糖、山梨糖醇、呋喃化合物和生物燃料等。同时，随着不可再生能源消耗的不断增加，能源短缺和环境污染问题日益严重，充分利用纤维素这一类可再生资源对于可持续社会的发展有着重要的意义。然而，纤维素强烈的分子间和分子内氢键和高度结晶的超分子结构导致了纤维素在水和大多数有机溶剂中的低溶解性，从而限制了其进一步应用。因此，寻找高效的纤维素溶剂成为纤维素开发利用的关键。
2、多年来，已经广泛研究和开发了各种成功的纤维素溶剂体系，如n-甲基吗啉-n-氧化物，氯化锂/n，n-二甲基乙酰胺，离子液体以及碱/尿素或碱/硫脲水溶液。然而，这些溶剂具有不稳定、有毒、难以回收等问题，不能满足绿色化工的发展要求。其中，离子液体在溶解纤维素方面表现出优越的性能，但离子液体的生产成本较高，在一定程度上制约了离子液体的工业应用。
3、低共熔溶剂(des)作为一种新型溶剂，因其易于生产、成本低、环境友好等特点而逐渐成为离子液体和有机溶剂的替代品，在无机物和有机物的分离和合成中显示出广阔的前景。低共熔溶剂中氢键受体和氢键供体的独特结构已被证明有利于纤维素的溶解，低共熔溶剂会与纤维素之间形成竞争性氢键来破坏纤维素的氢键网络实现纤维素的溶解。但是目前的研究发现低共熔溶剂对纤维素的溶解性能不够好，原因可能在于低共熔溶剂体系自身氢
技术实现思路
1、为了弥补现有技术中存在的纤维素溶解过程繁杂、成本高、能耗高等不足，本专利技术提供了一种用于溶解纤维素的低共熔溶剂、其制备方法及其在纤维素溶解和再生中的应用，该体系能够在室温(27℃左右)下快速溶解纤维素，价格低廉，对环境友好，并且溶解纤维素后通过加水即可实现纤维素再生，再生方法非常简单。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案。
3、一方面，本专利技术提供一种用于溶解纤维素的低共熔溶剂，包含氢键供体和氢键受体；所述氢键受体和氢键供体的摩尔比为1:1～1:4(例如1:1，1:1.5，1:2，1:3)，
4、其中，所述氢键受体选自季铵碱n(r)4+oh-和其水合物中的一种或多种，其中，r各自独立地选自c1-c6的烷基和苯基取代的c1-c6烷基；所述氢键供体选自n，n-二甲基甲酰胺(dmf)、n，n-二甲基乙酰胺(dmac)、尿素、硫脲中的一种或多种。
5、根据本专利技术的实施方式，所述季铵碱可选自四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、苄基三甲基氢氧化铵和苄基三乙基氢氧化铵。
6、根据本专利技术的实施方式，所述低共熔溶剂可由氢键供体和氢键受体组成。
7、根据本专利技术的实施方式，所述低共熔溶剂还可含有额外的水。
8、根据本专利技术，所述低共熔溶剂的含水量不超过40wt％，特别地可在20～40wt％范围内。
9、另一方面，本专利技术提供一种所述低共熔溶剂的制备方法，包括将所述氢键供体、所述氢键受体和非必须的水均匀混合，所述氢键供体和所述氢键受体分别如上所述。
10、根据本专利技术的实施方式，在所述制备方法中，混合的温度可以为25～40℃，时间可以为0.5～1h。
11、根据本专利技术，混合方式没有特别限定，可以采用本领域常规的混合设备进行，例如将组分至于烧杯中，放入合适尺寸的搅拌子，然后将烧杯放在磁力搅拌器以合适的转速进行混合。
12、根据本专利技术，所制备的低共熔溶剂中的含水量会影响纤维素的溶解性能，含水量过高，则溶解性能变差，合适的含水量为20～40wt％。含水量过低，溶剂粘度升高，不利于纤维素在溶剂中的分散与溶解。
13、另一方面，本专利技术还提供了一种纤维素的溶解方法，包括以下步骤：将纤维素和所述制备的低共熔溶剂混合，在10～50℃的温度下搅拌至纤维素溶解得到透明的纤维素溶液。
14、根据本专利技术的实施方式，所述的溶解温度例如为10℃、20℃、30℃、40℃、50℃；
15、所述的搅拌时间可以为0.5h～2h，进一步优选为0.5～1h；
16、基于所述纤维素溶液的总重，纤维素含量可以为0.5～15wt％；
17、所述纤维素可选自如下原料中的至少一种：微晶纤维素、α纤维素、溶解浆等。
18、另一方面，本专利技术还提供了一种纤维素的再生方法，将纤维素溶解后，直接向溶解液中加入水(例如5-10倍的水)即可实现纤维素的再生。本专利技术方法再生过程简单，容易操作。
19、本专利技术所述低共熔溶剂溶解纤维素的方法可以用于制备再生纤维素膜，包括以下步骤：将纤维素加入低共熔溶剂中，在10～50℃温度下搅拌0.5～2h即可得到透明的纤维素溶液，在室温下将所得的纤维素溶液静置脱泡，在玻璃板上形成流延膜，然后将带有膜的玻璃板浸入凝固浴中例如2-4h，反复换水浸泡洗涤例如2-4天，取出后自然风干，制得纤维素膜。
20、与已有技术相比较，本专利技术的有益效果为：
21、(1)本专利技术的低共熔溶剂组分对环境无污染，合成过程操作简单，低共熔溶剂破坏了纤维素分子内和分子间的氢键，与纤维素分子形成新的氢键，达到了快速溶解纤维素的目的；
22、(2)本专利技术没有对纤维素进行预处理，直接将纤维素与低共熔溶剂混合，例如在10～30℃的温度下搅拌0.5～1h溶解，溶解过程高效节能，方法简单，对设备要求不高，符合绿色生产的要求；
23、(3)制得的纤维素溶液可以以水为凝固浴对纤维素进行再生，对纤维素后续的综合利用有重要意义。
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1.一种用于溶解纤维素的低共熔溶剂，包含氢键供体和氢键受体，所述氢键受体和氢键供体的摩尔比为1:1～1:4，
2.根据权利要求1所述的低共熔溶剂，其中，所述季铵碱选自四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、苄基三甲基氢氧化铵和苄基三乙基氢氧化铵。
3.根据权利要求1或2所述的低共熔溶剂，其中，所述低共熔溶剂由所述氢键供体和氢键受体组成。
4.根据权利要求1或2所述的低共熔溶剂，其中，所述低共熔溶剂的含水量不超过40wt％。
5.根据权利要求1或2所述的低共熔溶剂，其中，所述低共熔溶剂还含有额外的水，使得所述低共熔溶剂的含水量在20～40wt％范围内。
6.一种权利要求1至6中任一项所述的低共熔溶剂的制备方法，包括将所述氢键供体、所述氢键受体和非必须的水均匀混合。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，混合的温度为25～40℃，和/或，混合的时间为0.5～1h。
8.一种纤维素的溶解方法，包括以下步骤：将纤维素和权利要求1至6中任一项所述的低共熔溶剂或根据权利要求6或7所述的方
9.一种纤维素的再生方法，包括：将纤维素溶解在权利要求1至6中任一项所述的低共熔溶剂或根据权利要求6或7所述的方法制备的低共熔溶剂中后，直接向溶解液中加入水即实现纤维素的再生。
10.一种制备再生纤维素膜的方法，包括以下步骤：将纤维素和权利要求1至6中任一项所述的低共熔溶剂或根据权利要求6或7所述的方法制备的低共熔溶剂混合，在10～50℃的温度下搅拌至纤维素溶解得到透明的纤维素溶液；在室温下将所得的纤维素溶液静置脱泡，在玻璃板上形成流延膜，然后将带有膜的玻璃板浸入凝固浴中，反复换水浸泡洗涤，取出后自然风干，制得纤维素膜。
...【技术特征摘要】
1.一种用于溶解纤维素的低共熔溶剂，包含氢键供体和氢键受体，所述氢键受体和氢键供体的摩尔比为1:1～1:4，
2.根据权利要求1所述的低共熔溶剂，其中，所述季铵碱选自四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、苄基三甲基氢氧化铵和苄基三乙基氢氧化铵。
3.根据权利要求1或2所述的低共熔溶剂，其中，所述低共熔溶剂由所述氢键供体和氢键受体组成。
4.根据权利要求1或2所述的低共熔溶剂，其中，所述低共熔溶剂的含水量不超过40wt％。
5.根据权利要求1或2所述的低共熔溶剂，其中，所述低共熔溶剂还含有额外的水，使得所述低共熔溶剂的含水量在20～40wt％范围内。
6.一种权利要求1至6中任一项所述的低共熔溶剂的制备方法，包括将所述氢键供体、所述氢键受体和非必须的水均匀混合。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，混合的温度为...
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