专利名称：一种纤维素溶液及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种纤维素溶液及其制备方法和应用，更特别的是涉及一种采用离子溶液制备的纤维素溶液以及制备方法和应用。
背景技术：
传统的化学反应和分离过程由于使用大量易挥发的有机溶剂，对环境造成严重污染。绿色化学便是针对污染的来源与特性通过设计新的路线、寻找绿色替代化合物与原材料、选择高效催化剂等方法从源头上防止污染的发生。针对有机溶剂产生的污染，目前普遍采用绿色替代溶剂技术，如用水和超临界二氧化碳作溶剂。近年来，一种新型的绿色溶剂——离子液体已引起人们的高度重视。离子液体(Ionic liquid)是室温离子液体的简称，由带正电的离子和带负电的离子构成，它在100℃至200℃之间均呈液体状态。与传统的有机溶剂、水、超临界流体等相比，离子液体具有以下优点(1)无毒、无可测蒸汽压；(2)具有较高的离子传导性；(3)较高的热稳定性；(4)较宽的液态温度范围；(5)较高的极性、溶剂化性能。(6)几乎不挥发、不氧化、不燃烧；(7)粘度低、热容大；(8)对水、对空气均稳定；(9)易回收，可循环使用。由于离子液体本身的结构特点和独特的理化性质决定了离子液体广泛的应用前景可以溶解许多有机和无机物，易于循环利用，减少乃至消除现仍大量使用的有机溶剂对环境的污染，因而被誉为绿色溶剂。另外随着当代高新技术的蓬勃发展，离子液体在化学合成、新材料研究、精细化学品加工、表面加工、微电子器件开发等领域，将开拓和促成一系列的工艺革新和巨大的技术进步。
天然纤维素由于其内部复杂的晶区、非晶区结构和氢键的存在，使得直接溶解存在一定的困难，而现有的纤维素溶剂体系又存在着成本高、污染严重的很多不足，因此寻找一种清洁环保的有效溶剂是纤维素科学发展的关键。根据现在的纤维素溶剂的结构特点及其对纤维素的溶解机理，结合离子液体的组成和特征，不难发现离子液体与很多现存的纤维素有效溶剂有相近物理化学性质，而且离子液体本身又具有强极性，具有纤维素溶解机理中EDA机理的条件，特别的，离子液体的离子可以自由组合配对，使得引入已知的对纤维素能够产生溶解作用的有效离子成为可能。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种由离子液制备的纤维素。
本发明的目的之二在于提供一种由离子液制备纤维素的方法。
本发明的目的之三在于提供该纤维素的应用。
本发明的这些以及其他目的将通过下列详细说明和描述来进一步阐述。
本发明的一种纤维素溶液，由重量比为2～7∶100的离子液体和纤维素组成；所述离子液体由N-甲基咪唑和1-氯丁烷以2∶3的摩尔比组成，所述纤维素为天然纤维素。优选的，离子液体和纤维素的重量比为3-5∶100。
本发明的一种纤维素溶液按如下步骤制备(1)按照2∶3的摩尔比混合N-甲基咪唑和1-氯丁烷，在90-120℃油浴中加热、回流，并搅拌，10-20小时后得到淡黄色液体，静置得到淡黄色腊状的固体BMIMC1；(2)按照纤维素离子溶液BMIMC1为2-7∶100的重量比将纤维素投入到离子溶液BMIMC1中，在60-110℃油浴中加热，直至完全溶解得到所述的纤维素溶液。
优选的，制备本发明的纤维素溶液按如下步骤进行(1)按照2∶3的摩尔比混合N-甲基咪唑和1-氯丁烷，在100℃油浴中加热、回流，并搅拌，12小时后得到淡黄色液体，静置得到淡黄色腊状的固体BMIMC1；(2)按照纤维素离子溶液BMIMC1为3∶100的重量比将纤维素投入到离子溶液BMIMC1中，在70℃油浴中加热，直至完全溶解得到所述的纤维素溶液。
优选的，制备本发明的纤维素溶液按如下步骤进行(1)按照2∶3的摩尔比混合N-甲基咪唑和1-氯丁烷，在90℃油浴中加热、回流，并搅拌，20小时后得到淡黄色液体，静置得到淡黄色腊状的固体BMIMC1；(2)按照纤维素离子溶液BMIMC1为5∶100的重量比将纤维素投入到离子溶液BMIMC1中，在90℃油浴中加热，直至完全溶解得到所述的纤维素溶液。
优选的，制备本发明的纤维素溶液按如下步骤进行(1)按照2∶3的摩尔比混合N-甲基咪唑和1-氯丁烷，在120℃油浴中加热、回流，并搅拌，10小时后得到淡黄色液体，静置得到淡黄色腊状的固体BMIMC1；(2)按照纤维素离子溶液BMIMC1为7∶100的重量比将纤维素投入到离子溶液BMIMC1中，在110℃油浴中加热，直至完全溶解得到所述的纤维素溶液。
本发明的制备纤维素溶液的方法还包括将上述纤维素溶液均匀平铺，在60-100℃的真空烘箱中排气10-15小时，取出后在水平仪上静置1-3小时，保证膜层厚度均匀同时使溶液冷却至室温，倒入去离子水或蒸馏水反复浸泡，清洗直至膜层透明无色，取出干燥。
优选的，本发明的制备纤维素溶液的方法还包括将上述纤维素溶液均匀平铺，在90℃的真空烘箱中排气12小时，取出后在水平仪上静置1小时，保证膜层厚度均匀同时使溶液冷却至室温，倒入去离子水反复浸泡，清洗直至膜层透明无色，取出干燥。
优选的，本发明的制备纤维素溶液的方法还包括将上述纤维素溶液均匀平铺，在100℃的真空烘箱中排气10小时，取出后在水平仪上静置2小时，保证膜层厚度均匀同时使溶液冷却至室温，倒入去离子水反复浸泡，清洗直至膜层透明无色，取出干燥。
优选的，本发明的制备纤维素溶液的方法还包括将上述纤维素溶液均匀平铺，在60℃的真空烘箱中排气15小时，取出后在水平仪上静置3小时，保证膜层厚度均匀同时使溶液冷却至室温，倒入蒸馏水反复浸泡，清洗直至膜层透明无色，取出干燥。
本发明的纤维素溶液可用于制备再生纤维素纤维、膜片、无纺织物和薄膜，以及与毛蛋白接枝、共混制备纺丝液，通过湿法设备和工艺生产长丝或短纤。
具体实施例方式
下面结合具体实施例来详细说明本发明所提供的采用离子液工艺提取纤维素的方法，所述的实施例是为了更好的解释本发明，而不是对本发明权利要求保护范围的限制，所有基于本发明基本思想的修改和变动，都属于本发明请求保护的范围。
在本发明中，若非特指，所有的份、量均为以总重量为基础的重量单位，所有的原料均可以从市场购得。
实施例1量取64ml(0.8mol)N-甲基咪唑和120ml(1.2mol)1-氯丁烷混合于250ml圆底烧瓶中，在100℃油浴中加热、回流，并搅拌，12小时后得到淡黄色液体，粘度变大。在冰箱中静置得到淡黄色腊状的固体(BMIMC1)。
按照3∶100的质量比称取0.06g天然纤维素投入到2.00g离子溶液BMIMC1中，在70℃油浴中加热，直至完全溶解。
本发明选择去离子水或蒸馏水作为纤维素的再生脱溶剂，取离子液体BMIMC1制备的纤维素溶液均匀铺在水平放置的聚四氟乙烯模具中，可根据测试要求控制膜层厚度，在90℃的真空烘箱中排气12小时，取出后在水平仪上静置1小时，保证膜层厚度均匀同时使溶液冷却至室温。倒入蒸馏水反复浸泡，清洗若干次，直至膜层透明无色(表明离子液体被完全洗脱)，取出，干燥。
实施例2量取64ml(0.8mol)N-甲基咪唑和120ml(1.2mol)1-氯丁烷混合于250ml圆底烧瓶中，在90℃油浴中加热、回流，并搅拌，20小时后得到淡黄色液体，粘度变大。在冰箱中静置得到淡黄色腊状的固体(BMIMC1)。
按照5∶100的质量比称取0.1g天然纤维素投入到2.00g离子溶液BMIMC1中，在90℃油浴中加热，直至完全溶解。
本发明选择去离子水或蒸馏水作为纤维素的再生脱溶剂，取离子液体BMIMC1制备的纤维素溶液均匀铺在水平放置的聚四氟乙烯模具中，可根据测试要求控制膜层厚度，在100℃的真空烘箱中排气10小时，取出后在水平仪上静置2小时，保证膜层厚度均匀同时使溶液冷却至室温。倒入去离子水反复浸泡，清洗若干次，直至膜层透明无色(表明离子液体被完全洗脱)，取出，干燥。
实施例3量取64ml(0.8mol)N-甲基咪唑和120ml(1.2mol)1-氯丁烷混合于250ml圆底烧瓶中，在120℃油浴中加热、回流，并搅拌，10小时后得到淡黄色液体，粘度变大。在冰箱中静置得到淡黄色腊状的固体(BMIMC1)。
按照7∶100的质量比称取0.14g天然纤维素投入到2.00g离子溶液BMIMC1中，在110℃油浴中加热，直至完全溶解即得本发明的纤维素溶液。
实施例4纤维素的制备工艺同实施例3，然后将该纤维素溶液均匀铺在水平放置的聚四氟乙烯模具中，可根据测试要求控制膜层厚度，在60℃的真空烘箱中排气15小时，取出后在水平仪上静置3小时，保证膜层厚度均匀同时使溶液冷却至室温。倒入蒸馏水反复浸泡，清洗若干次，直至膜层透明无色(表明离子液体被完全洗脱)，取出，干燥。
权利要求
1.一种纤维素溶液，由重量比为2～7∶100的离子液体和纤维素组成；所述离子液体由N-甲基咪唑和1-氯丁烷以2∶3的摩尔比组成，所述纤维素为天然纤维素。
2.根据权利要求1所述的纤维素溶液的制备方法，其特征在于按如下步骤进行(1)按照2∶3的摩尔比混合N-甲基咪唑和1-氯丁烷，在90-120℃油浴中加热、回流，并搅拌，10-20小时后得到淡黄色液体，静置得到淡黄色腊状的固体BMIMCl；(2)按照纤维素离子溶液BMIMCl为2-7∶100的重量比将纤维素投入到离子溶液BMIMCl中，在60-110℃油浴中加热，直至完全溶解得到所述的纤维素溶液。
3.根据权利要求2所述的纤维素溶液的制备方法，其特征在于按如下步骤进行(1)按照2∶3的摩尔比混合N-甲基咪唑和1-氯丁烷，在100℃油浴中加热、回流，并搅拌，12小时后得到淡黄色液体，静置得到淡黄色腊状的固体BMIMCl；(2)按照纤维素离子溶液BMIMCl为3∶100的重量比将纤维素投入到离子溶液BMIMCl中，在70℃油浴中加热，直至完全溶解得到所述的纤维素溶液。
4.根据权利要求2所述的纤维素溶液的制备方法，其特征在于按如下步骤进行(1)按照2∶3的摩尔比混合N-甲基咪唑和1-氯丁烷，在90℃油浴中加热、回流，并搅拌，20小时后得到淡黄色液体，静置得到淡黄色腊状的固体BMIMCl；(2)按照纤维素离子溶液BMIMCl为5∶100的重量比将纤维素投入到离子溶液BMIMCl中，在90℃油浴中加热，直至完全溶解得到所述的纤维素溶液。
5.根据权利要求2所述的纤维素溶液的制备方法，其特征在于按如下步骤进行(1)按照2∶3的摩尔比混合N-甲基咪唑和1-氯丁烷，在120℃油浴中加热、回流，并搅拌，10小时后得到淡黄色液体，静置得到淡黄色腊状的固体BMIMCl；(2)按照纤维素离子溶液BMIMCl为7∶100的重量比将纤维素投入到离子溶液BMIMCl中，在110℃油浴中加热，直至完全溶解得到所述的纤维素溶液。
6.根据权利要求2所述的纤维素溶液的制备方法，其特征在于还包括将上述纤维素溶液均匀平铺，在60-100℃的真空烘箱中排气10-15小时，取出后在水平仪上静置1-3小时，保证膜层厚度均匀同时使溶液冷却至室温，倒入去离子水或蒸馏水反复浸泡，清洗直至膜层透明无色，取出干燥。
7.根据权利要求6所述的纤维素溶液的制备方法，其特征在于还包括将上述纤维素溶液均匀平铺，在90℃的真空烘箱中排气12小时，取出后在水平仪上静置1小时，保证膜层厚度均匀同时使溶液冷却至室温，倒入去离子水反复浸泡，清洗直至膜层透明无色，取出干燥。
8.根据权利要求6所述的纤维素溶液的制备方法，其特征在于还包括将上述纤维素溶液均匀平铺，在100℃的真空烘箱中排气10小时，取出后在水平仪上静置2小时，保证膜层厚度均匀同时使溶液冷却至室温，倒入去离子水反复浸泡，清洗直至膜层透明无色，取出干燥。
9.根据权利要求6所述的纤维素溶液的制备方法，其特征在于还包括将上述纤维素溶液均匀平铺，在60℃的真空烘箱中排气15小时，取出后在水平仪上静置3小时，保证膜层厚度均匀同时使溶液冷却至室温，倒入蒸馏水反复浸泡，清洗直至膜层透明无色，取出干燥。
10.根据权利要求1所述的纤维素溶液的应用，其特征在于用于制备再生纤维素纤维、膜片、无纺织物和薄膜，以及与毛蛋白接枝、共混制备纺丝液，通过湿法设备和工艺生产长丝或短纤的用途。
全文摘要
本发明公开了一种纤维素溶液及其制备方法，由重量比为2～7∶100的离子液体和纤维素组成；所述离子液体由N－甲基咪唑和1－氯丁烷以2∶3的摩尔比组成。制备方法包括配制离子液、用离子液溶解纤维素，以及再生纤维素膜制备的步骤。本发明的纤维素纺丝溶液可以与许多材料相混，如与纳米银系抗菌材料共混，再按适当比例与毛蛋白接枝、共混制备出纺丝液，通过湿法设备和工艺生产长丝或短纤。
文档编号C08K5/00GK1844214SQ20061007878
公开日2006年10月11日 申请日期2006年5月12日 优先权日2006年5月12日
发明者王开利, 陈洪章, 任玉枝, 王国春, 何成基 申请人:四川省宜宾五粮液集团有限公司