一種離子液體製備竹碳中空纖維素纖維的方法
2023-08-13 14:06:46 3
專利名稱：一種離子液體製備竹碳中空纖維素纖維的方法
技術領域：
本發明屬中空纖維素纖維的製備領域，特別是涉及一種離子液體製備竹碳中空纖維素 纖維的方法。
背景技術：
自然界中的所有物質中纖維素不僅儲備量大，而且有巨大的恢復量。目前只有極少的 纖維素被製成纖維。用於製造纖維和薄膜的纖維素量，還不及世界工業生產的纖維素產量 的4%。隨著人類對自然界認識的不斷深入以及石油、煤、天然氣等資源的日益短缺，纖維 素的利用還將逐漸擴大。纖維素纖維由於原料纖維素能被生物分解或安全燃燒轉化成水蒸 氣和二氧化碳，由廢棄物引起的破壞環境問題少。因此發展纖維素纖維是十分必要的。
目前生產纖維素纖維主要採用的是粘膠法，生產過程冗長而複雜，能耗和操作費用高， 並存在廢氣、廢水、廢渣的汙染、處理回收等多項問題。而離子液體作為一種新型的纖維 素溶劑，在較寬的範圍內以液態存在，且具有良好的熱穩定性，無毒、無揮發性，有利於 環境保護和操作人員健康。可以通過選擇適宜的陰、陽離子組合而改變其物理化學性質， 是許多有機物、無機物和高分子材料的良溶劑。許多離子液體對纖維素的溶解度很大，有 些甚至達到35%;而採用纖維素黃化法生產粘膠纖維所採用的纖維素濃度不超過10%，因
此採用離子液體生產纖維素纖維可以大大提高生產效率。
目前見於報導的纖維素纖維報導多是進行服裝加工用再生纖維素纖維。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種離子液體製備竹碳中空纖維素纖維的方法，生 產工藝簡單，生產過程縮短，工藝能耗和操作費用低。
本發明的一種離子液體製備竹碳中空纖維素纖維的方法，包括
(1) 原料的預處理採用聚合度在300-2500的纖維素經過機械粉碎，經過活化處理 或不做處理；
(2) 將粉碎的纖維素、致孔劑、粒徑為10nm-15um的竹碳粉、離子液體混合均勻， 其組成重量百分比為2-20: 0.01-5: 0.01-2: 75-97，在35-165。C溫度下溶解1-80小時， 形成均一穩定溶液，溶液經過濾、脫泡後，紡絲原液在計量泵以5-20r/min轉速、紡絲壓 力0.4-0.6Mpa的條件下，從由兩個同心管組成的噴絲頭擠出；經20-800mm千紡程後，在
離子液體質量百分比濃度為0%-50%、溫度為5。C-40'C、溶液循環量為10-80L/h的水溶液 中凝固；
(3)初生絲再經四道以上雙向(軸向和徑向)拉伸和適度回縮、4-6道水洗、醇類溶 液保孔處理後，以10-60m/min的速度巻繞，即得竹碳中空纖維素纖維。
所述步驟(1)的纖維素為竹漿粕、木漿粕、棉漿粕、蘆葦漿、甘蔗渣漿或黃麻杆漿。 所述步驟(1)的竹碳粉粒徑為lOnm-15um。
所述的步驟(2)致孔劑為聚氧乙烯、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮中的一種或一種以 上的組合。
所述步驟(2)的離子液體的組成為陽離子和陰離子。
所述的陽離子為取代基是氫、d-Ce的烷基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、羥乙基、羥丙 基中的一種或一種以上的垸基季銨離子、垸基季磷離子、垸基咪唑離子、垸基吡啶離子中 的一種或二種及以上的組合。
所述的陰離子為Cr、 BF" PF" SCN—、 CF3S(V、 CF3C00—、 (CF。 3S02),或(CF3S02)2Cr。
所述步驟(2)醇類溶液為2-8個碳原子的一元醇、二元醇或三元醇中的一種或一種 以上的組合的水溶液或非水溶液。 一元醇或多元醇為甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁 醇、異丁醇、異戊醇、乙二醇或丙三醇等。
製得的竹碳中空纖維素纖維膜作為透析膜應用，也可作為超濾和透析膜使用。組裝成 的膜器面積為0.8-1.6m2，纖維內徑200-250網，壁厚40-60^m，純水超濾係數1-40 mL/m2.h.mmHg，模擬血液實驗肌肝透過率》90%，尿素透過率》90%，白蛋白截留率》98%， 最大工作壓力760mmHg。
本發明所採用離子液體法製備得到竹碳中空纖維素纖維膜，生產工藝簡單，生產過程 明顯縮短，工藝能耗和操作費用低。得到的竹碳中空纖維素纖維膜可用於血液的淨化。而 離子液體作為一種新型的纖維素溶劑，無毒無害、無揮發性，有利於環境保護和操作人員 健康。離子液體的水溶液還可用做凝固浴，且離子液體易於回收，符合綠色生產的要求。
具體實施例方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而 不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人 員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定
的範圍。
實例1
(1) 將粉碎的4份纖維素、0. 1份聚氧乙烯、0. 1份竹碳粉、95. 8份氯化l-丁基-3 甲基咪唑([BMIM]C1)離子液體混合均勻，在85。C下攪拌24小時，得到紡絲溶液；
(2) 紡絲溶液經過濾、脫泡後，從由兩個同心管組成的噴絲頭擠出；進入離子液體 質量百分比濃度含量為5%、溫度為20'C、溶液循環量為10L/h的溶液中凝固；
(3) 初生絲再經四道以上雙向(軸向和徑向)拉伸和適度回縮、4道水洗、10% (質 量百分比濃度)異丙醇水溶液保孔處理後，以10m/miri的速度巻繞，得到中空纖維素纖維。
實例2
(1) 將粉碎的4份纖維素、l份聚乙烯醇、O.l份竹碳粉、94. 9份氯化1-烯丙基-3 甲基咪唑[AMIM]C1離子液體混合均勻，在10(TC下攪拌4小時，得到紡絲溶液；
(2) 紡絲溶液經過濾、脫泡後，從由兩個同心管組成的噴絲頭擠出；進入離子液體 質量百分比濃度含量為10%、溫度為2(TC、溶液循環量為20L/h的溶液中凝固；
(3) 初生絲再經四道以上雙向(軸向和徑向)拉伸和適度回縮、4道水洗、10% (質 量百分比濃度)異丙醇水溶液保孔處理後，以10m/min的速度巻繞，得到中空纖維素纖維。
權利要求
1. 一種離子液體製備竹碳中空纖維素纖維的方法，包括(1)原料的預處理採用聚合度在300-2500的纖維素經過機械粉碎，經過活化處理或不做處理；(2)將粉碎的纖維素、致孔劑、粒徑為10nm-15um的竹碳粉、離子液體混合均勻，組成重量百分比為2-200.01-50.01-275-97，在35-165℃溫度下溶解1-80小時，形成均一穩定溶液，溶液經過濾、脫泡後，紡絲原液在計量泵以5-20r/min轉速、紡絲壓力0.4-0.6Mpa的條件下，從由兩個同心管組成的噴絲頭擠出；經20-800mm幹紡程後，在離子液體質量百分比濃度為0％-50％、溫度為5℃-40℃、溶液循環量為10-80L/h的水溶液中凝固；(3)初生絲再經四道以上雙向拉伸和適度回縮、4-6道水洗、醇類溶液保孔處理後，以10-60m/min的速度卷繞。
2. 根據權利要求1所述的一種離子液體製備竹碳中空纖維素纖維的方法，其特徵在於所 述步驟(1)的纖維素為竹漿粕、木漿粕、棉漿粕、蘆葦漿、甘蔗渣漿或黃麻杆漿。
3. 根據權利要求1所述的一種離子液體製備竹碳中空纖維素纖維的方法，其特徵在於所 述步驟(1)的竹碳粉粒徑為30nm-10um。
4. 根據權利要求1所述的一種離子液體製備竹碳中空纖維素纖維的方法，其特徵在於所 述的步驟(2)致孔劑為聚氧乙烯、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮中的一種或幾種的組合。
5. 根據權利要求1所述的一種離子液體製備竹碳中空纖維素纖維的方法，其特徵在於所 述步驟(2)的離子液體的組成為陽離子和陰離子。
6. 根據權利要求4所述的一種離子液體製備竹碳中空纖維素纖維的方法，其特徵在於所述的陽離子為取代基是氫，CrCe的烷基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、羥乙基、羥丙基中的一種或一種以上的垸基季銨離子，垸基季磷離子，垸基咪唑離子，烷基吡啶離子。
7. 根據權利要求4所述的一種離子液體製備竹碳中空纖維素纖維的方法，其特徵在於所 述的陰離子為Cr、 BF" PF厶SCN-、 CF3S03-、 CF3COCT、 (CF。 3802)2^或(0 3302)2(:1-。
8. 根據權利要求1所述的一種離子液體製備竹碳中空纖維素纖維的方法，其特徵在於所 述步驟(2)醇類溶液為2-8個碳原子的一元醇、二元醇或三元醇中的一種或一種以上的 組合的水溶液或非水溶液。 一元醇或多元醇為甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異 丁醇、異戊醇、乙二醇或丙三醇等。
全文摘要
本發明涉及一種離子液體製備竹碳中空纖維素纖維的方法，包括(1)原料的預處理採用聚合度在300-2500的纖維素經過機械粉碎，經過活化處理或不做處理；(2)將粉碎的纖維素、致孔劑、竹碳粉、離子液體混合均勻，在35-165℃溫度下溶解1-80小時，形成均一穩定溶液；溶液經過濾、脫泡後，紡絲原液在計量泵中從由兩個同心管組成的噴絲頭擠出；經幹紡程後，在水溶液中凝固；(3)初生絲再經雙向拉伸和適度回縮、水洗、醇類溶液保孔處理後，卷繞，即得本發明的竹碳中空纖維素纖維。本發明方法工藝簡單，工藝能耗和操作費用低。製得的產品可作為透析膜應用，也可作為超濾和透析膜使用。
文檔編號D01D5/06GK101381899SQ20081020119
公開日2009年3月11日 申請日期2008年10月15日 優先權日2008年10月15日
發明者何春菊, 孫俊芬, 王慶瑞, 馬博謀 申請人:東華大學