本發(fā)明屬于廢舊紡織品回收領(lǐng)域，特別涉及一種利用離子液體回收廢舊紡織品的方法。

背景技術(shù)：

廢舊紡織品的回收主要有兩類方法，化學(xué)法是將紡織品中的聚合物解聚成單體進(jìn)行回收；物理法是將高分子溶解后進(jìn)行再生回收。對于含棉纖維(纖維素)的廢舊紡織品，目前占主導(dǎo)地位的是黏膠再生法。黏膠再生法從1904年到今天已經(jīng)有100多年的歷史。但是，大多數(shù)的廢舊紡織品并不是由單一纖維組分組成的，這就需要在回收過程中對紡織品中的各種混紡纖維組分進(jìn)行分離。對于在紡織品中最常見的棉纖維/聚酯混紡紡織品而言，若回收棉纖維素，最常用的方法是采用黏膠法先將纖維素溶解，再將不溶物濾除[史晟,戴晉明,牛梅,蔡智鋒,侯文生.廢舊紡織品的再利用[J].紡織學(xué)報,2011,32(11):147-152]。也有研究嘗試?yán)肗-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)溶解分離纖維素和聚酯。利用聚酯在NaOH中的選擇性水解和纖維素在NMMO中的選擇性溶解，將兩種組分分離回收[Negulescu I I,Kwon H,Collier B J.Recycling cotton from cotton/polyester fabrics[J].Textile Chemist and Colorist,1998,30(6):31-35]。然而這些體系存在著很多問題，比如：纖維素和聚酯的回收率低，并且在回收過程中會消耗大量化學(xué)品?；厥站埘r，往往采用高濃度的磷酸或者硫酸作為溶劑，溶解條件苛刻，而且酸溶劑會促使纖維素中的糖苷鍵發(fā)生水解作用，導(dǎo)致纖維素降解。也有研究提出了利用水解發(fā)酵技術(shù)制備纖維素乙醇，但是這類反應(yīng)的成本非常高，反應(yīng)條件也很苛刻。傳統(tǒng)的分離和再生方法會對環(huán)境造成污染，同時也增加了對廢舊紡織品進(jìn)行回收再利用的成本。因此，使用清潔高效的纖維素溶劑體系回收再利用廢舊紡織品將是未來發(fā)展趨勢。

2013年，Sun等人[Sun X W,Lu C H,Zhang W,Tian D,Zhang X X.Acetone-soluble cellulose acetate extracted from waste blended fabrics via ionic liquid catalyzed acetylation[J].Carbohydrate Polymers,2013(98):405-411]利用N-甲基咪唑硫酸氫鹽([Hmim]HSO₄)作為纖維素乙酰化的催化劑，將廢舊紡織品中的纖維素轉(zhuǎn)化為可溶于丙酮的醋酸纖維素，成功對廢舊纖維素/聚酯混紡紡織品進(jìn)行了分離。2014年，Rasike等人[Rasike D S,Wang X G,Nolene B.Recycling textiles:the use of ionic liquids in the separation of cotton polyester blends[J].RSC Advances,2014(4):29094-29098]首次提出了一種利用1-烯丙基-3-甲基咪唑氯型離子液體([Amim]Cl)回收廢舊混紡紡織品的環(huán) 保型方法，由于[Amim]Cl對棉/聚酯紡織品中棉成分的選擇性溶解，可以將棉和聚酯成分分離并分別回收。但是該文中未對紡織品進(jìn)行合適的預(yù)處理，使纖維素在離子液體中需要較長的時間才能溶解(80℃下超過6小時，120℃下超過200分鐘)，導(dǎo)致回收的纖維素降解嚴(yán)重，得到的纖維素溶液顏色很深，再生纖維素膜不僅顏色發(fā)黃，而且力學(xué)性能較差(拉伸強(qiáng)度低于55MPa)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種利用離子液體回收廢舊紡織品的方法。

本發(fā)明所述的方法，包括如下步驟：

1)廢舊紡織品的預(yù)處理：對廢舊紡織品進(jìn)行粉碎處理，得到預(yù)處理后的廢舊紡織品；

2)水潤脹和離子液體溶解：將預(yù)處理后的廢舊紡織品與離子液體和水混合，真空下，攪拌處理，使預(yù)處理后的廢舊紡織品潤脹、溶解，得到含纖維素的液體，即達(dá)到回收廢舊紡織品的目的。

上述方法中，步驟1)中，所述廢舊紡織品為廢舊純棉紡織品或廢舊棉/聚酯混紡紡織品。當(dāng)所述廢舊紡織品為廢舊純棉紡織品時，所述含纖維素的液體為纖維素的溶液。

所述廢舊紡織品在粉碎處理之前，還包括對廢舊紡織品依次進(jìn)行消毒和脫色、干燥的步驟。

所述消毒和脫色具體可通過如下方法進(jìn)行：將廢舊紡織品浸沒于雙氧水或次氯酸鈉水溶液中，控制浴比為1：(15-25)，pH為9-10，在55-70℃下脫色15-20min。

所述干燥具體可在100-110℃下干燥2-6h。

所述粉碎處理的粉碎粒徑小于2mm。

上述方法中，步驟2)中，所述預(yù)處理后的廢舊紡織品、離子液體和水的質(zhì)量比為1:(8～25):(1～7)。

所述離子液體選自N-乙基-N’-甲基咪唑、N-丙基-N’-甲基咪唑、N-丁基-N’-甲基咪唑、N-烯丙基-N’-甲基咪唑、N-甲基烯丙基-N’-甲基咪唑、含有鹵素離子和/或醋酸根離子的離子液體中的至少一種。

所述真空的真空度為100-1000Pa。

所述攪拌處理的溫度為70～110℃，時間為0.5～4h。

當(dāng)所述廢舊紡織品為廢舊棉/聚酯混紡紡織品時，還包括對含纖維素的液體進(jìn)一步分離提純的步驟，具體步驟如下：將含纖維素的液體在8000～11000rpm轉(zhuǎn)速下離心分離10～30min，得到纖維素溶液、聚酯不溶物，對聚酯不溶物在120～150℃下攪拌1～7h， 水洗、干燥后，得到聚酯，其中，所述聚酯具體可為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)。

此外，高黏度的離子液體加水后黏度降低，對廢舊紡織品有很好的潤脹能力，通過真空脫水后，廢舊紡織品中的纖維素溶于離子液體。將纖維素溶液脫泡后，進(jìn)一步進(jìn)行凝固再生，可以制備纖維素纖維、纖維素膜、纖維素凝膠或纖維素氣凝膠材料。

本發(fā)明中所使用的離子液體無毒、無害、易于回收、不揮發(fā)，有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和高的安全性。對于純棉紡織品能夠溶解完全，將廢舊純棉紡織品轉(zhuǎn)化成性能良好的纖維素膜材料。對于棉/聚酯混紡紡織品中兩組分的分離簡便且徹底，能夠得到純的纖維素和純的聚酯，便于兩種組分的再利用。

本發(fā)明采用的預(yù)處理和加入的水，對于利用離子液體回收廢舊紡織品非常重要，通過對廢舊紡織品進(jìn)行粉碎處理能夠有效提高織物纖維在溶解過程中與溶劑接觸的比表面積，從而提高溶解效率；溶解前向纖維及離子液體混合體系中加入水，有效降低體系的黏度，使溶劑均勻分散在纖維周圍，溶解過程更加均勻溫和，有效改善溶解效果，提高再生纖維素材料的性能(如：拉伸強(qiáng)度等)，同時，水能使廢舊紡織品充分溶脹，利于后續(xù)的充分溶解，降低了溶解所需時間。

附圖說明

圖1為實施例1中利用廢舊黃色純棉紡織品制備再生纖維素薄膜的照片。

圖2為實施例2中利用廢舊藍(lán)色純棉紡織品制備的再生纖維素水凝膠的照片(a)和對比所做的再生纖維素水凝膠的照片(b)。

圖3為實施例3中利用廢舊綠色棉/聚酯混紡紡織品得到的再生纖維素薄膜的照片(a)和聚酯的照片(b)。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發(fā)明的方法進(jìn)行說明，但本發(fā)明并不局限于此，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

下述實施例中所述實驗方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法；所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得。

實施例1、利用離子液體回收廢舊紡織品：

1)預(yù)處理廢舊紡織品：對黃色廢舊純棉紡織品依次進(jìn)行消毒、脫色處理，使用次氯酸鈉水溶液(有效氯含量為8％-12％)作為脫色劑，浴比為1:20，使用1mol·L^-1的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)pH值至10，60℃下脫色20min，即可脫除紡織品中的染料，再將其 在105℃下干燥3h，并將其粉碎為直徑小于2mm的顆粒，得到預(yù)處理后的廢舊紡織品。

2)水潤脹和離子液體溶解：用離子液體對步驟1)中得到的預(yù)處理后的廢舊紡織品進(jìn)行溶解，比例如下：預(yù)處理后的廢舊紡織品2.002g、離子液體[Amim]Cl 98.041g和水2.023g(即質(zhì)量比為2:98:2)，在70℃、真空條件下(140Pa)，對三者的混合物攪拌溶解1h，溶解的過程中，預(yù)處理后的廢舊紡織品先吸水潤脹，然后溶于離子液體中，得到澄清溶液，即纖維素溶液，偏光顯微鏡下觀察為滿視野黑色，說明預(yù)處理后的廢舊紡織品溶解完全。

對得到的纖維素溶液依次進(jìn)行鋪膜、凝固、清洗和干燥處理，得到再生纖維素膜，其相應(yīng)的形貌圖如圖1所示(圖1中各照片由左至右依次為廢舊黃色純棉紡織品、紡織品經(jīng)過消毒、粉碎及脫色后的形貌、纖維素溶液和再生纖維素膜)，其厚度為10μm，拉伸強(qiáng)度為131MPa，可見光透光率為85.6％，在空氣氣氛和氮氣氣氛中的初始分解溫度分別為292℃和322℃。

為了作對比，按步驟1)中方法，僅將消毒、脫色后的黃色廢舊純棉紡織品粉碎為直徑小于2mm的顆粒后，按步驟2)中方法，僅用離子液體對其溶解，不添加水，實驗發(fā)現(xiàn)：即使增加離子液體用量和攪拌時間，發(fā)現(xiàn)纖維素溶液中仍存在很多不溶解的顆粒，偏光顯微鏡下可觀察到很多未溶解的纖維，溶解不均勻，溶解效果仍較差。

實施例2、利用離子液體回收廢舊紡織品：

1)預(yù)處理廢舊紡織品：對藍(lán)色廢舊純棉紡織品依次進(jìn)行消毒、脫色處理，使用次氯酸鈉水溶液(有效氯含量為8％-12％)作為脫色劑，浴比為1:20，使用1mol·L^-1的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)pH值至10，60℃下脫色20min，即可脫除紡織品中的染料，再將其在105℃下干燥3h，并將其粉碎為直徑小于2mm的顆粒，得到預(yù)處理后的廢舊紡織品。

2)水潤脹和離子液體溶解：用離子液體對步驟1)中得到的預(yù)處理后的廢舊紡織品進(jìn)行溶解，比例如下：預(yù)處理后的廢舊紡織品10.004g、水60.973g、離子液體[Bmim]Cl89.997g(即質(zhì)量比為10:61:90)，在110℃、真空條件下(790Pa)，對三者的混合物攪拌溶解1h，溶解的過程中，預(yù)處理后的廢舊紡織品先吸水潤脹，然后溶于離子液體中，得到澄清溶液，即纖維素溶液，偏光顯微鏡下觀察為滿視野黑色，說明預(yù)處理后的廢舊紡織品溶解完全。

對得到的纖維素溶液依次進(jìn)行鋪膜、凝固、清洗和干燥處理，得到再生纖維素膜，其厚度為22μm，拉伸強(qiáng)度為149MPa，可見光透光率為85.6％，在空氣氣氛和氮氣氣氛中的初始分解溫度分別為310℃和331℃。將纖維素溶液鋪膜后所得的再生纖維素水凝膠的照片如圖2(a)所示，從圖2(a)可觀察到：纖維素溶解完全，再生纖維素水凝膠結(jié)構(gòu)均勻，透明性好。

為了作對比，按步驟1)中方法，僅將消毒、脫色后的藍(lán)色廢舊純棉紡織品粉碎為直徑小于2mm的顆粒后，按步驟2)中方法，用離子液體對其溶解，不添加水，具體可將預(yù)處理后的廢舊紡織品10.031g、[Bmim]Cl 90.007g(即兩者質(zhì)量比為10:90)，在110℃、真空條件下，攪拌溶解1h，實驗發(fā)現(xiàn)：纖維素溶液中存在很多不溶解的顆粒，偏光顯微鏡下可觀察到很多未溶解的纖維，溶解不均勻，溶解效果較差。將纖維素溶液鋪膜后所得的再生纖維素水凝膠的照片如圖2(b)所示，從圖2(b)可觀察到：再生纖維素水凝膠薄厚不均勻，存在大量未溶解的纖維素，透明性差。

通過進(jìn)一步增加離子液體用量和攪拌時間，發(fā)現(xiàn)纖維素溶液中仍存在很多不溶解的顆粒，偏光顯微鏡下可觀察到很多未溶解的纖維，溶解不均勻，溶解效果仍較差。

實施例3、利用離子液體回收廢舊紡織品：

1)預(yù)處理廢舊紡織品：對綠色廢舊混紡紡織品依次進(jìn)行消毒、脫色處理，使用次氯酸鈉水溶液(有效氯含量為8％-12％)作為脫色劑，浴比為1:20，使用1mol·L^-1的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)pH值至10，60℃下脫色20min，即可脫除紡織品中的染料，再將其在105℃下干燥3h，并將其粉碎為直徑小于2mm的顆粒，得到預(yù)處理后的廢舊紡織品。

2)水潤脹和離子液體溶解：用離子液體對步驟1)中得到的預(yù)處理后的廢舊紡織品進(jìn)行溶解，投料比例如下：預(yù)處理后的廢舊紡織品、離子液體[Bmim]Ac和水的質(zhì)量比為4:96:11，在90℃、真空條件下(220Pa)，對三者的混合物攪拌溶解2h，溶解的過程中，預(yù)處理后的廢舊紡織品先吸水潤脹，然后溶于離子液體中，趁熱放入離心機(jī)中以9000rpm轉(zhuǎn)速離心分離20min，收集上層澄清纖維素溶液，偏光顯微鏡下觀察為滿視野黑色，說明上層澄清液為完全溶解的纖維素溶液。

對得到的纖維素溶液依次進(jìn)行鋪膜、凝固、清洗和干燥處理，得到再生纖維素膜，其相應(yīng)的形貌圖如圖3(a)所示，其厚度為8μm，拉伸強(qiáng)度為91MPa，可見光透光率為80.2％，在空氣氣氛和氮氣氣氛中的初始分解溫度分別為308℃和347℃。

將離心后所得的下層聚酯和殘留的纖維素溶液在150℃下攪拌1h，在偏光顯微鏡下觀察到聚酯在反應(yīng)前后無變化，說明離子液體對聚酯無作用。依次對其進(jìn)行水洗、干燥，得到不含纖維素的純聚酯，其相應(yīng)的形貌圖如圖3(b)所示，在空氣和氮氣中的初始分解溫度分別為421℃和452℃，熔點為253℃。棉纖維回收率為60％，聚酯回收率為93％。

為了作對比，僅將消毒、脫色后的綠色廢舊混紡紡織品粉碎為直徑小于2mm的顆粒后，按步驟2)中方法，用離子液體對其溶解，實驗發(fā)現(xiàn)：即使增加離子液體用量和攪拌時間，發(fā)現(xiàn)纖維素溶液中仍存在很多不溶解的顆粒，偏光顯微鏡下可觀察到很多未溶解的纖維，溶解不均勻，溶解效果仍較差。