[发明专利]一种由纤维素氨基甲酸酯制备再生纤维素膜的方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种由纤维素氨基甲酸酯直接制备再生纤维素膜的方法，属天然高分子领域，也属于化学、农业和环境工程领域。

技术背景

纤维素是地球上广泛存在的可再生资源。一百多年来，人们对其结构、化学与物理性质进行了系统的研究，尤其是近年来，随着石油储量的日渐减少，对纤维素的研究与开发应用达到了前所未有的高度，除了纤维素在纺织和造纸两大工业以原有形态作为原料，其衍生物同样作为原料被广泛应用于工业化生产，其中由纤维素黄酸酯制备的粘胶纤维在纺织工业的人造纤维中占有重要地位。但该工艺在纺丝过程中存在着严重的环保问题。

作为粘胶工艺的一种替代品,近20年来,人们更关注纤维素氨基甲酸酯（CC）工艺,目前已形成一种新型而经济的CC合成路线。与粘胶工艺相比,该工艺除了对生态环境友好,CC的加工及纺丝过程与粘胶工艺十分相近,氨基甲酸酯工艺原则上可以利用现有的粘胶生产设备实施。其中国内外已经有不少有关纤维素氨基甲酸酯溶解及制备纤维素氨基甲酸酯或再生纤维素制品的报道，专利WO 03099871（2003年）、DE 10127189（2003年）、CN 100516326C（2007年）以及US 2005/0234229A1（2005年）中揭示的方法是把合成得到的纤维素氨基甲酸酯低温溶解到氢氧化钠溶剂中，并在含有酸或盐的凝固浴中凝固成形以制备纤维素氨基甲酸酯纤维、膜或海绵，并可继续在含有0.5%NaOH和12wt%Na₂SO₄中再生得到相应的再生纤维素制品。但由此制备得到纤维素氨基甲酸酯溶液稳定性较差。专利US 2008/0023874A1（2008年）揭示的方法则是以N-甲基-N-氧化物吗啉（NMMO）为溶剂得到纺丝原液，在85~95℃条件下经喷丝头挤出在10%的NMMO水溶液中凝固成形再经后处理后制备得到纤维素氨基甲酸酯纤维，然后继续在0.5%的NaOH水溶液中再生制备得到再生纤维素纤维。另外专利US2009259032(A1)（2009年）中提出以离子液体为溶剂溶解纤维素氨基甲酸酯然后在丁基甲基咪唑水溶液中凝固制备得到纤维素氨基甲酸酯膜，其中溶液中纤维素氨基甲酸酯含量为20~50wt%,含氮量为0.1~7%，得到纤维素氨基甲酸酯膜的抗张强度为75~350MPa，断裂伸长率为8~30%，弹性模量为5000~20000MPa，但NMMO溶剂和离子液体受溶解条件苛刻、不易回收等不利条件的限制不利于工业化实施。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种溶液稳定且成本较低的由纤维素氨基甲酸酯直接制备再生纤维素膜的方法。

本发明为解决上述技术问题提供的技术方案是：一种由纤维素氨基甲酸酯直接制备再生纤维素膜的方法，具体为：将纤维素氨基甲酸酯溶解于含有6~10wt%的氢氧化钠、0.1~3wt%氧化锌的水溶液中，冷冻至-10℃以下，取出在不高于50℃的条件下解冻，得到纤维素氨基甲酸酯溶液，然后将溶液脱泡、流延刮膜，并在凝固浴中凝固成形，用水冲洗干净即得到再生纤维素膜。

作为一种优选，所述的溶解纤维素氨基甲酸酯的水溶液为含有7~8wt%氢氧化钠和0.6~1.8wt%氧化锌的水溶液。

所述的纤维素氨基甲酸酯溶液中的纤维素氨基甲酸酯含量为4~8wt%。