[发明专利]用于生产成型纤维素制品的方法

说明书

一种制造纤维素基的成型制品的方法。所述方法包含使溶于可蒸馏离子液体中的木质纤维素材料的溶液经受纺丝方法，其中所述离子液体为基于二氮杂二环壬烯(DBN)的离子液体。DBN‑基离子液体具有良好的溶解力、高的热和化学稳定性、没有失控反应并且由于低纺丝温度而呈现低能耗。可将成型纤维素制品用作纺织纤维、高端非织造纤维、工艺纤维、用于包装的膜和电池中的阻隔膜，用作膜和用作碳纤维前体。

发明领域

本发明涉及成型制品的生产。更特别地，本发明涉及根据权利要求1前序的制造纤维素基成型制品的方法。本发明还涉及纤维素基成型制品和它们的用途。如权利要求21的前序所限定，本发明更进一步涉及溶于可蒸馏离子液体中的木质纤维素材料的溶液。

背景

随着在亚洲对纤维的增长需求，纤维素产品的市场活跃。纺织品市场含有常规的服装(衣服)纺织品和越来越重要的工艺纺织品两者，工艺纺织品主要是因为其性能或功能特征而非它们的美学性而被使用，或用于非消费者(即，工业)应用。服装纺织品市场主要(80%)基于棉或聚酯原料用途，两者均对环境具有可疑影响。

棉花的生产需要大量水、人造肥料和杀虫剂。即使棉花的不可持续性，但由于它们具有良好的触感(“近肤感觉良好”)，产品性质被消费者所喜爱。

就价值和销量两者而言，工艺纺织品消耗量增长比服装快4倍。工艺纺织品的市场价值在2011年达到1000亿欧元的全球销售额，且快速增长，特别是在亚洲。其中，仅6%为粘胶或其它木材基纤维素制品。1995-2005年间，全球工艺纺织品的消耗量增长了41%。2005年，工艺纺织品所用原料中的大约四分之一是基于天然的纤维(棉、木质纸浆)，有380万吨。2010年，非织造物的全球市场为705万吨，这相当于约198亿欧元的市场价值，且估计在2016年增长至1000万吨。所有非织造物和可持续的非织造物的平均增长(2010-2015)分别为8.5%和12.7%，但在某些地区，该增长每年可超过25%。预期可通过增强可持续材料的性质来进一步使增长加速。关于非织造物销量的主要市场部门为卫生(31.8%)、建造(18.5%)、擦拭(15.4%)和过滤(4.0%)。

当前，全球约四分之三的人造纤维素纤维的生产基于粘胶方法。(1)然而，从环境观点来看，是否应进一步促进粘胶工艺还成疑问。大量使用CS₂和苛性碱导致有危害的副产物，例如硫氧化物、硫化物和其它具有还原硫的气体，这可导致环境的严重压力。另外，废水中存在通过由氢氧化钠中和硫酸产生的大量的硫酸钠。

或者，所谓的Lyocell方法可通过在N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)一水合物中的直接溶解将纸浆转化为增值产品。关于制造Lyocell纤维的第一个专利由美国Enka/AkzonaInc提交(US 4,246,221)，随后由Courtaulds and Lenzing AG提交(EP0490870、EP0490870)。将纸浆溶于热NMMO一水合物的溶液中，且相较于粘胶方法，没有将纺丝原液直接挤出为凝固介质(湿法纺丝)，但使其通过气隙并短时期保持为液态长丝。通过在凝固区域之前或之中拉伸纤维来获得Lyocell纤维的特征高拉伸强度，不同于粘胶纤维，Lyocell纤维的强度甚至在潮湿条件下仍高度保持(2)。

然而，Lyocell方法的多功能性受限于由NMMO的特有结构所引起的某些本征性质。N-O部分阻碍氧化还原-活性剂的实施，而环醚结构倾向于所谓的热失控反应(潜在地也可能由于N-氧化物官能)，这使得适当的稳定剂成为必要(3，4)。

离子液体可提供回避这些问题的可能性(5)。