[发明专利]以离子液体为溶剂的竹浆纤维的制备和应用

说明书

技术领域

本发明属竹浆纤维制备的制备和应用，特别是涉及一种以离子液体为溶剂的竹浆纤维的制备和应用。

背景技术

自然界中的所有物质中纤维素不仅储备量大，而且有巨大的恢复量。目前只有极少的纤维素被制成纤维，用于制造纤维和薄膜的纤维素量，还不及世界工业生产的纤维素产量的4％。随着人类对自然界认识的不断深入以及石油、煤、天然气等资源的日益短缺，纤维素的利用还将逐渐扩大。纤维素纤维由于原料纤维素能被生物分解或安全燃烧转化成水蒸气和二氧化碳，由废弃物引起的破坏环境问题少，因此发展纤维素纤维是十分必要的。

制造再生纤维素纤维的半制品——浆粕的原材料来源也相当广泛，从优质的针叶木和棉短绒到阔叶木、速生材、竹子以及各种草本植物(如甘蔗渣、芦苇、黄麻杆等)。由于竹生长周期短，一般3-5年即可成材砍伐，产量高，对生长环境要求低，使得成本较低。加之竹纤维吸湿性能好、透气性强、手感柔软、织物悬垂性好、上色容易、具有凉爽的感觉，因此开发竹纤维显得非常有必要。

目前生产纤维素纤维主要采用的是粘胶法，生产过程冗长而复杂，能耗和操作费用高，并存在废气、废水、废渣的污染、处理回收等多项问题。而离子液体作为一种新型的纤维素溶剂，在较宽的范围内以液态存在，且具有良好的热稳定性，无毒、无挥发性，有利于环境保护和操作人员健康。通过选择适宜的阴、阳离子组合，可以改变离子液体的物理化学性质，溶解多种有机物、无机物和高分子材料。许多离子液体对纤维素的溶解度很大，有些甚至达到35％，而采用纤维素黄化法生产粘胶纤维所采用的纤维素浓度不超过10％，因此采用离子液体生产纤维素纤维可以大大提高生产效率。

目前见于报道的竹浆纤维报道主要有三类：采用传统粘胶法生产竹纤维，如CN1381620A、CN1405760A；采用N-甲基吗啉氧化物为溶剂，溶解竹浆粕，制造竹纤维，如CN1760412A；采用离子液体为溶剂来溶解竹浆粕，制造竹浆纤维。

发明内容

本发明的目的是提供以离子液体为溶剂的竹浆纤维的制备和应用，该方法解决了目前采用粘胶法生产纤维素竹浆纤维所带来的环境污染问题，满足生产需要。

本发明的一种以离子液体为溶剂制备竹浆纤维的方法，包括下列步骤：

(1)粉碎的竹浆与离子液体混合均匀，在35-160℃温度下溶解1-80小时，形成总固含量为3-40％的均一稳定纺丝溶液；

(2)过滤、脱泡后，经单孔或多孔喷丝板进入凝固浴中固化，纺丝速度为5～150m米/分；

(3)经塑化拉伸后，再经水洗、漂白、上油、干燥，得竹浆纤维制品。

所述的的竹浆是指竹浆粕，聚合度为300～2500，α-纤维素含量≥90％；

所述的离子液体由阳离子和阴离子组成；

所述的阳离子为取代基是氢、C₁～C₆的烷基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、羟乙基、羟丙基、烷氧基中的一种或几种的烷基季铵离子、烷基季磷离子、烷基咪唑离子、烷基吡啶离子；

所述的阴离子为卤素离子、BF₄^-、PF₄^-、SCN^-、CN^-、OCN^-、CNO^-、CF₃SO₃^-、CF₃COO^-、(CF₃SO₂)₂N^-或(CF₃SO₂)₂Cl^-中的一种；

所述的凝固浴为水或0～60％的离子液体水溶液，凝固浴温度为0～90℃；

所述的拉伸选白紧张拉伸、喷头拉伸、塑化拉伸、空气浴后拉伸或回缩中的一种或几种，总拉伸比为10-200％；

所述的竹浆纤维制品是指共混短纤维或长丝，纤维的形状是常规或异形。

本发明的以离子液体为溶剂制备的竹浆原液，也可用于制造膜制品，特别是用于制造人工脏器和净水器的用膜。

本发明的有益效果：

(1)采用离子液体制备纤维，避免了粘胶法冗长而复杂的生产过程，生产过程明显缩短，工艺能耗和操作费用低，而且有利于环境保护和操作人员健康，符合绿色生产的要求；

(2)本发明所制备得到的竹浆纤维具有良好的机械强度，其机械性能明显高于相应的采用粘胶法生产的常规粘胶纤维；