專利名稱：一種溶解纖維素的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種溶解纖維素的方法，屬于天然高分子領域。
背景技術：
目前，隨著石油等化工原料閂趨緊張，因此可再生資源的研究和開放越來越 引起人們的關注。植物纖維素是地球上最豐富的可再生資源，屬環(huán)境友好材料， 充分利用纖維素不僅可以保護環(huán)境，而且可以節(jié)省有限的石油資源。然而，現(xiàn)有 纖維素工業(yè)中纖維素溶解過程繁雜、成本高且有污染。如工業(yè)化的粘膠法生產(chǎn)人 造絲和玻璃紙，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量CS2而嚴重污染環(huán)境；銅氨法由于溶解過程
繁雜和價格問題而難以產(chǎn)業(yè)化；氨基甲酸酯法(Finnish Patent 61003; Finnish Patent 62318; U.S. Patent 4404369)則由于硫脲用量高、有副產(chǎn)物等受到限制。其 它直接溶解纖維素的方法，如二甲亞砜-氮氧化物(U.S.patent 3236669,1966)、 ZnCl2水溶液(U.S. Patent 5290349,1994)、 LiCl / DMAc(U.S.Patent 4302252,1981)、 N-甲基氧化嗎啉(NMMO) (U.S.patent 2179181,1939; Brit. 1144048, 1967; U.S.patent4246221,1981)、離子液體等等，都由于價格昂貴、溶解條件苛刻、有 毒有害等因素，工業(yè)化生產(chǎn)進展緩慢。R本報道(Japan Patent 1777283,1983; U.S. Patent4634470)在NaOH水溶液中溶解纖維素，但必須使用經(jīng)蒸汽爆破處理過的 木漿纖維素(聚合度低于250)。我們也發(fā)明了幾種溶解纖維素的直接溶劑 (00114486.3; 03128386.1; 200310111447.8;200310111567.8)，但這些溶劑有的
溶解纖維素的分子量不高，有的溶解需要的溫度等條件比較苛刻。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術中存在的纖維素溶解過程繁雜、成本高且有污染、溶解纖 維素的分子量不高，條件苛刻等不足，本發(fā)明提供了一種溶解纖維素的方法，這 種方法不僅能簡單快速、條件溫和的溶解更高分子的纖維素，而且成本低廉，對 環(huán)境無污染，容易回收。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術方案采用了如下具體步驟 將纖維素分散在8 14 wt% LiOH水溶液中，預冷至0 ~ 5 °C，攪拌均勻生成 堿纖維素溶液，或者將8 14wt。/。LiOH水溶液預冷至0 8。C，加入纖維素后， 攪拌均勻生成堿纖維素溶液。然后在得到的堿纖維素溶液中加入0 ~ 10 °C的6 ~
10wt。/。硫脲水溶液，在室溫下攪拌均勻制得透明的纖維素溶液，纖維素、LiOH、 硫脲的用量根據(jù)制得的纖維素溶液中纖維素含量為2 ~ 9 wt%、LiOH含量為3.6 ~ 7wt。/。、硫脲含量為2.7 ~ 5 wt。/。而確定。本發(fā)明中所用纖維素為分子量低于30x104 的天然纖維素或II型纖維素。
與現(xiàn)有技術相比較，本發(fā)明具有以下突出特點
本發(fā)明是通過采用首先預處理纖維素生成堿纖維素，再加入硫脲水溶液的方 法而使纖維素迅速溶解，用該方法，纖維素在10分鐘以內(nèi)即可完全溶解，能明顯 降低能耗。與我們以前發(fā)明的幾種溶解纖維素的方法相比，在溶解過程中溫度范 圍寬且溫和。最終的溶液中氫氧化鋰和硫脲的濃度范圍比較大，濃度分別為3.6 7wt。/。和2.7 5wt。/。。而且對各種纖維素(棉短絨漿、草纖維漿、甘蔗渣槳、木 漿和纖維素無紡布以及蒸爆纖維素漿等)的溶解度都達到100%,可制得高分子 量的濃溶液。沒有其它苛刻條件，對設備要求不高，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明以氫氧化鋰、硫脲、水為原料，價格便宜，操作簡單方便，對環(huán)境無 污染。而且溶解和再生都是物理過程，未發(fā)生化學反應，廢液容易回收循環(huán)使用， 因此具有更廣泛的應用前景——可用于工業(yè)上溶解纖維素，制備各種纖維素絲、 膜、無紡布和色譜柱多孔填料、也可用在實驗室進行纖維素分子量及溶液性質(zhì)的 研究；本發(fā)明纖維素膜可用作紡織業(yè)、農(nóng)業(yè)、化工、食品、環(huán)境等領域中的紡織 品、農(nóng)膜、包裝及分離材料。
具體實施例方式
本發(fā)明提供的技術方案是將分子量低于30xl04的天然纖維素或II型纖維 素分散在8 ~ 14 wt% LiOH水溶液中，預冷至0 5。C，攪拌均勻生成堿纖維素 溶液，或者將8 ~ 14 wt% LiOH水溶液預冷至0 ~ 8 。C，加入纖維素后，攪拌均 勻生成堿纖維素溶液，然后在得到的堿纖維素溶液中加入0 10 。C的6 ~ 10 wt% 硫脲水溶液，在室溫下攪拌均勻制得透明的纖維素溶液，纖維素、LiOH、硫脲 的用量根據(jù)制得的纖維素溶液中纖維素含量為2 ~ 9 wt%; LiOH含量為3.6 ~ 7wt%;硫脲含量為2.7 ~ 5 wt。/。而確定。
以下結合實施例對本發(fā)明進行進一步說明 實施例l
取再生纖維素(無紡布Mf20xl04) 10克，加入100克10wt。/。LiOH水溶液中， 攪拌5分鐘，然后放在冰箱中預冷至0。C，取出充分攪拌均勻的堿纖維素溶液，加
入90克10。C的8wt%。硫脲水溶液，在室溫下(25°C)攪拌均勻5分鐘后制得透明 的纖維素溶液。溶解纖維素的總時間為10分鐘，制得的纖維素溶液中纖維素含量 為5wt%， LiOH含量為5 wt%，硫脲含量為3.6wt%。 實施例2
90克8wt%。LiOH水溶液在冰箱中預冷至0。C,立即取棉短絨槳(粘均分子量 Mn=6xl04) 18克投入其中，充分攪拌均勻(約3分鐘)生成堿纖維素溶液，然后 迅速加入92克5。C的10wt%硫脲水溶液，在室溫下(25°C)攪拌均勻后(約5分 鐘)制得透明的纖維素溶液。溶解纖維素的總時間為8分鐘，制得的纖維素溶液 中纖維素含量為9wt%。， LiOH含量為3.6wt%, 硫脲含量為4.6wt%。 實施例3
90克14 wt % LiOH水溶液在冰箱中預冷至2。C，立即取木漿纖維素(粘均分 子量M^9xl04) IO克投入其中，充分攪拌均勻(約3分鐘)生成堿纖維素溶液， 然后迅速加入100克10。C的6wt%硫脲水溶液，在室溫下(25°C)攪拌均勻后(約 5分鐘)制得透明的纖維素溶液。溶解纖維素的總時間為8分鐘，制得的纖維素溶 液中纖維素含量為5wt%。， LiOH含量為6.3wt %，硫脲含量為3wt%。 實施例4
100克10wt% LiOH水溶液在冰箱中預冷至0。C，立即取棉短絨漿(粘均分子 量M^30xl04) 6克投入其中，充分攪拌均勻(約2分鐘)生成堿纖維素溶液，然 后迅速加入94克5。C的8wt%。硫脲水溶液，在室溫下(25°C)攪拌均勻后(約5 分鐘)制得透明的纖維素溶液。溶解纖維素的總時間為7分鐘，制得的纖維素溶 液中纖維素含量為3wt%， LiOH含量為5 wt % ，硫脲含量約為3.7 wt% 。
權利要求
1.一種溶解纖維素的方法，其特征是采用如下步驟(1)先將纖維素分散在8～14wt％LiOH水溶液中，預冷至0～5℃，再攪拌均勻生成堿纖維素溶液，或者先將8～14wt％LiOH水溶液預冷至0～8℃，再加入纖維素，攪拌均勻生成堿纖維素溶液；(2)再加入0～10℃的6～10wt％硫脲水溶液，在室溫下攪拌均勻即制得透明的纖維素溶液，纖維素、LiOH、硫脲的用量根據(jù)制得的纖維素溶液中纖維素含量為2～9wt％、LiOH含量為3.6～7wt％、硫脲含量為2.7～5wt％而確定。
2. 根據(jù)權利要求1所述的溶解纖維素的方法，其特征在于所用纖維素為分子 量低于30xl04的天然纖維素或II型纖維素。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種溶解纖維素的方法，其步驟為先將纖維素分散在8～14wt％LiOH水溶液中，預冷至0～5℃，攪拌均勻生成堿纖維素溶液，或者將8～14wt％LiOH水溶液預冷至0～8℃，再加入纖維素，攪拌均勻生成堿纖維素溶液，然后在得到的堿纖維素溶液中加入0～10℃的6～10wt％硫脲水溶液，在室溫下攪拌均勻即得到透明的纖維素溶液，纖維素、LiOH、硫脲的用量根據(jù)制得的纖維素溶液中纖維素含量為2～9wt％、LiOH含量為3.6～7wt％、硫脲含量為2.7～5wt％而確定。本發(fā)明提供的方法特別適用于溶解分子量低于30×10⁴的天然纖維素或II型纖維素。該方法以氫氧化鋰和硫脲為原料，價格便宜，操作簡單方便，對環(huán)境無污染，而且溶解和再生都是物理過程，未發(fā)生化學反應，廢液容易回收循環(huán)使用，因此具有更廣泛的應用前景。
文檔編號C08L1/02GK101100517SQ20071005253
公開日2008年1月9日 申請日期2007年6月22日 優(yōu)先權日2007年6月22日
發(fā)明者張俐娜, 楊全嶺, 祁海松 申請人:武漢大學