一种再生纤维素的制备方法、再生纤维素及其应用

本发明涉及纤维素的制备，尤其涉及一种再生纤维素的制备方法及利用该方法制备得到的再生纤维素和该再生纤维素在再生纤维素制品中的应用。

背景技术：

1、纤维素产量大、可再生、可降解，是优异的绿色低碳材料。再生纤维素制品在人类日常生活中广泛应用。再生纤维素制品包括再生纤维素纤维，例如，莱赛尔、莫代尔及天丝等。再生纤维素膜，例如玻璃纸等。目前纤维素的制备方法包括碱脲法和离子液法。碱/尿素溶解系统是武汉大学开发的一种环保型低温溶剂体系。此外，还开发了一系列类似的碱/尿素水系统，如naoh/硫脲、lioh/尿素或naoh/硫脲/尿素，用于溶解纤维素。该溶剂体系需要在较低温度下(-12℃)操作，纤维素溶解受温度、纤维浓度及聚合度等的影响，组合溶剂体系，回收复杂；离子液法是新兴的溶解技术，因其对纤维素有较好的溶解性且溶剂可回收，成为研究的热点。但其溶解性受含水率及溶解温度影响，溶液粘度大。两种方法都存在明显的缺点，限制了再生纤维素制品的应用。因此，发展新型纤维素溶解再生技术对再生纤维素制品有重要意义，对于绿色持续发展、低碳环保、以及替代一次性塑料基产品如薄膜等有重要意义。

技术实现思路

1、有鉴于此，为解决现有技术中存在的纤维素溶解条件苛刻、纤维素溶解受分子量及浓度等的影响，成本高、过程复杂且有污染等技术问题，一方面，本发明提供了一种再生纤维素的制备方法，其通过对纤维素进行化学改性，弱化分子间氢键，利用碱溶液快速溶解纤维素的方法，条件简便易于控制，对环境无污染。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案：

3、一种再生纤维素的制备方法，包括如下步骤：

4、a)对纤维素进行化学改性，弱化分子间氢键作用；

5、b)配制碱溶液并保持特定温度，用于溶解纤维素，制得纤维素溶液；

6、c)配制凝固浴，将步骤b)中的纤维素溶液浸入凝固浴中再生，最终制得再生纤维素制品。

7、优选地，步骤a)中，采用羧甲基化修饰对纤维素进行化学改性，取代度为0-0.8，优选为0.1-0.4。

8、优选地，步骤b)中的碱溶液优选为naoh，浓度为0.1-60wt％，优选为5-15wt％。

9、优选地，步骤b)中的碱溶液的温度控制范围为-20-50℃，优选0-25℃。

10、优选地，步骤b)中，纤维素溶液的浓度为1-20wt％，优选5-15wt％。

11、优选地，步骤c)中，所凝固浴优选为乙醇/水体系，乙醇浓度为1-100vol％，优选20-80vol％。

12、优选地，还包括：

13、d)回收再利用废液，通过蒸馏回收有机溶剂，通过蒸发浓缩剩余碱溶液，供循环再利用。

14、优选地，步骤d)中，浓缩后的碱液浓度为5-15wt％。

15、另一方面，本发明提供了一种再生纤维素，根据上述再生纤维素的制备方法制备得到。

16、再一方面，本发明还提供了一种再生纤维素在再生纤维素制品中的应用，再生纤维素制品优选为再生纤维素纤维、再生纤维素膜、再生纤维素微球和再纤维素气凝胶。

17、本发明相对于现有技术，具有如下的有益效果：

18、1)本发明提供的再生纤维素的制备方法，其通过对纤维素进行化学改性，弱化分子间氢键，利用碱溶液快速溶解纤维素的方法，条件简便易于控制，对环境无污染，能耗较低，成本低；

19、2)本发明提供的再生纤维素的制备方法，纤维素在再生液中的溶解和再生都是物理过程，未发生化学反应，废液处理回收简便，有利于工业化生产。

技术特征：

1.一种再生纤维素的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种再生纤维素的制备方法，其特征在于，步骤a)中，采用羧甲基化修饰对纤维素进行化学改性，取代度为0-0.8，优选为0.1-0.4。

3.根据权利要求1所述的一种再生纤维素的制备方法，其特征在于，步骤b)中的碱溶液优选为naoh，浓度为0.1-60wt％，优选为5-15wt％。

4.根据权利要求1所述的一种再生纤维素的制备方法，其特征在于，步骤b)中的碱溶液的温度控制范围为-20-50℃，优选0-25℃。

5.根据权利要求1所述的一种再生纤维素的制备方法，其特征在于，步骤b)中，纤维素溶液的浓度为1-20wt％，优选5-15wt％。

6.根据权利要求1所述的一种再生纤维素的制备方法，其特征在于，步骤c)中，所述凝固浴优选为乙醇/水体系，乙醇浓度为1-100vol％，优选20-80vol％。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种再生纤维素的制备方法，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求7所述的一种再生纤维素的制备方法，其特征在于，步骤d)中，浓缩后的碱液浓度为5-15wt％。

9.一种再生纤维素，其特征在于，根据权利要求1-8中任一项所述的一种再生纤维素的制备方法制备得到。

10.权利要求9所述的一种再生纤维素在再生纤维素制品中的应用，再生纤维素制品优选为再生纤维素纤维、再生纤维素膜、再生纤维素微球和再纤维素气凝胶。

技术总结
本发明提供了一种再生纤维素的制备方法、再生纤维素及其应用，属于纤维素的制备技术领域。本发明包括如下步骤：a)对纤维素进行化学改性，弱化分子间氢键作用；b)配制碱溶液并保持特定温度，用于溶解纤维素，制得纤维素溶液；c)配制凝固浴，将步骤b)中的纤维素溶液浸入凝固浴中再生，最终制得再生纤维素制品。本发明通过对纤维素进行化学改性，弱化分子间氢键，利用碱溶液快速溶解纤维素的方法，条件简便易于控制，能耗较低，对环境无污染。

技术研发人员：张强
受保护的技术使用者：华东师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16