[发明专利]一种纤维素溶剂及用其制备纺丝液的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纤维素溶剂，具体为用N-甲基-N-烯丙基吗啉盐酸盐与其它适当的混配剂的混合液作为溶解纤维素的溶剂，以及用该溶剂制备纤维素纺丝液的方法。

背景技术

纤维素作为地球上最丰富的可再生资源，一直受到人们的广泛关注。但纤维素较高的结晶度和分子间、分子内的大量氢键，使其在大部分溶剂中都不能溶解。这在一定程度上限制了纤维素的应用。因此，研发一种能有效的溶解纤维素的溶剂，意义重大。

上世纪30年代，有人已经提出了用叔胺氧化物直接溶解纤维素的技术(参见美国专利USP-2,179,181)。70年代，纤维素方面的研究达到白热化，申请的专利达到上百篇(例如德国专利DD-A-218121、世界专利WO92/14871、中国专利95193763和98800540等等)。目前研究最多且已商业化的方法是采用氧化甲基吗啉(NMMO)为溶剂的方法(中国发明专利ZL97107819.X)。另外，相关方面的研究者也在不断的努力开发其他种类的纤维素溶剂(参见中国专利CN1318582和CN1210566)。

但是，上述的溶剂都存在或多或少的问题，例如：中国专利ZL97107819.X中的NMMO价格比较昂贵，工业成本较高，应用受到限制；中国专利CN1318582中使用的NaOH虽然较便宜，却需要低温操作，且溶解能力不佳，工业操作困难。同时，所述各种有机溶剂不可回收，造成了资源浪费和环境污染，而无机溶剂都具有强腐蚀性，对设备的腐蚀性很大，存在着潜在危险。

离子液体，作为近年来兴起的绿色化学溶剂，日益被人们关注。离子液体具有特殊的稳定性，较好的溶解性，更重要的是具有良好的回收再利用性能(参见中国专利CN1140422A、CN03116642.3和CN02155945.7)。近年来，更多的研究者已经把工作的重心转移到纤维素和离子液体两者的有效结合研究方面。例如，中国专利CN1491974A和CN1818160A就详细报道了几种咪唑盐离子液体溶解纤维素的方法。其中，[BMIM]Cl对纤维素的溶解度就很大，最高可以达到35％(质量百分比)，大大提高了生产效率。但是，该方法当纤维素的粘度过大时，溶液易呈现凝胶状，难以进行纺丝加工，也即以单一的离子液体溶解纤维素，制备纺丝液还有很多的技术难题。另外，该方法使用的咪唑盐类溶剂，在制备纺丝液过程中反应时间相对较长，原料价格相对比较贵，工业实施推广不利。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，设计一种纤维素溶剂及用其制备纺丝液的方法。该溶剂具有成本低，不挥发，热稳定性好，易于实际应用等特点。该方法具有操作简便，无副产物，容易纯化，并且溶解纤维素效果良好，可制备低粘度的纤维素纺丝液，实施成本经济，工业化推广容易。

本发明解决所述溶剂技术问题的技术方案是，设计一种纤维素溶剂，该溶剂为以下述配方在温度25-150℃和搅拌条件下制成的均相混合溶液；所述的配方为所述的配方为N-甲基-N-烯丙基吗啉盐酸盐占溶剂总重量1-99％，混配剂占溶液总重量的99-1％；所述的混配剂为下列溶液中的一种：

1.一种其他种类离子液体或者几种其他种类离子液体的混合液；；或

2.一种有机溶剂或者几种有机溶剂的混合溶液；或

3.1所述的一种或者几种离子液体与2所述的一种或者几种有机溶剂的混合溶液；其中，

所述其他种类的离子液体均由阳离子和阴离子组成：所述的阳离子为下列四类阳离子中的一种：烷基咪唑阳离子、烷基吡啶阳离子、烷基季铵阳离子和烷基季磷阳离子；

所述的阴离子为Cl^-，Br^-，I^-，CH₃COO^-，SO₄^2-，NO₃^-，BF₄^-，PF₆^-，SCN^-，CF₃SO₃^-，CF₃COO^-，(CH₃O)₂PO₂^-，(CF₃SO₂)N^-或(CF₃SO₂)C^-中的一种；