專利名稱：以離子液體為溶劑的竹漿纖維的制備和應用的制作方法
技術領域：
本發明屬竹漿纖維制備的制備和應用，特別是涉及一種以離子液體為溶劑的竹漿纖維的制備和應用。
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制成纖維，用于制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。纖維素纖維由于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。
制造再生纖維素纖維的半制品——漿粕的原材料來源也相當廣泛，從優質的針葉木和棉短絨到闊葉木、速生材、竹子以及各種草本植物(如甘蔗渣、蘆葦、黃麻桿等)。由于竹生長周期短，一般3-5年即可成材砍伐，產量高，對生長環境要求低，使得成本較低。加之竹纖維吸濕性能好、透氣性強、手感柔軟、織物懸垂性好、上色容易、具有涼爽的感覺，因此開發竹纖維顯得非常有必要。
目前生產纖維素纖維主要采用的是粘膠法，生產過程冗長而復雜，能耗和操作費用高，并存在廢氣、廢水、廢渣的污染、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，在較寬的范圍內以液態存在，且具有良好的熱穩定性，無毒、無揮發性，有利于環境保護和操作人員健康。通過選擇適宜的陰、陽離子組合，可以改變離子液體的物理化學性質，溶解多種有機物、無機物和高分子材料。許多離子液體對纖維素的溶解度很大，有些甚至達到35％，而采用纖維素黃化法生產粘膠纖維所采用的纖維素濃度不超過10％，因此采用離子液體生產纖維素纖維可以大大提高生產效率。
目前見于報道的竹漿纖維報道主要有三類采用傳統粘膠法生產竹纖維，如CN1381620A、CN1405760A；采用N-甲基嗎啉氧化物為溶劑，溶解竹漿粕，制造竹纖維，如CN1760412A；采用離子液體為溶劑來溶解竹漿粕，制造竹漿纖維。
發明內容
本發明的目的是提供以離子液體為溶劑的竹漿纖維的制備和應用，該方法解決了目前采用粘膠法生產纖維素竹漿纖維所帶來的環境污染問題，滿足生產需要。
本發明的一種以離子液體為溶劑制備竹漿纖維的方法，包括下列步驟(1)粉碎的竹漿與離子液體混合均勻，在35-160℃溫度下溶解1-80小時，形成總固含量為3-40％的均一穩定紡絲溶液；(2)過濾、脫泡后，經單孔或多孔噴絲板進入凝固浴中固化，紡絲速度為5～150m米/分；(3)經塑化拉伸后，再經水洗、漂白、上油、干燥，得竹漿纖維制品。
所述的的竹漿是指竹漿粕，聚合度為300～2500，α-纖維素含量≥90％；所述的離子液體由陽離子和陰離子組成；所述的陽離子為取代基是氫、C1～C6的烷基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、羥乙基、羥丙基、烷氧基中的一種或幾種的烷基季銨離子、烷基季磷離子、烷基咪唑離子、烷基吡啶離子；所述的陰離子為鹵素離子、BF4-、PF4-、SCN-、CN-、OCN-、CNO-、CF3SO3-、CF3COO-、(CF3SO2)2N-或(CF3SO2)2Cl-中的一種；所述的凝固浴為水或0～60％的離子液體水溶液，凝固浴溫度為0～90℃；所述的拉伸選白緊張拉伸、噴頭拉伸、塑化拉伸、空氣浴后拉伸或回縮中的一種或幾種，總拉伸比為10-200％；所述的竹漿纖維制品是指共混短纖維或長絲，纖維的形狀是常規或異形。
本發明的以離子液體為溶劑制備的竹漿原液，也可用于制造膜制品，特別是用于制造人工臟器和凈水器的用膜。
本發明的有益效果(1)采用離子液體制備纖維，避免了粘膠法冗長而復雜的生產過程，生產過程明顯縮短，工藝能耗和操作費用低，而且有利于環境保護和操作人員健康，符合綠色生產的要求；(2)本發明所制備得到的竹漿纖維具有良好的機械強度，其機械性能明顯高于相應的采用粘膠法生產的常規粘膠纖維；(3)竹原料資源豐富、來源廣泛，而且竹纖維具有的天然抗菌性能，為用作醫藥、衛生材料提供了一種材料，如可制成口罩、護墊、襯墊材料、衛生巾、包裝袋等；(4)得到的纖維不僅可作為紡織原料，而且可作為炭纖維的原絲，竹纖維制成的織物具有吸濕性能好、透氣性強、手感柔軟、織物懸垂性好、上色容易、具有涼爽的感覺等優點。
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，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，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于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
實施例1將粉碎的1份竹漿粕與20份[BMIM]Cl離子液體混合均勻，在45℃下攪拌24小時，得到紡絲溶液。紡絲溶液經過濾、脫泡后，經多孔噴絲板進入到含5％離子液體的凝固浴中，凝固浴溫度為25℃。經過10％的拉伸后，再經水洗、漂白、上油、干燥等程序，紡絲速度為5米/分，得到強度為3.2cN/dtex的纖維。
實施例2將粉碎的1份竹漿粕與9份[BMIM]Br離子液體混合均勻，在100℃下攪拌120小時，得到紡絲溶液。紡絲溶液經過濾、脫泡后，經多孔噴絲板進入到水凝固浴中，凝固浴溫度為15℃。經過3％的拉伸后，再經水洗、漂白、上油、干燥等程序，紡絲速度為20米/分，得到強度為3.5cN/dtex的纖維。
實施例3將粉碎的1份竹漿粕與2份[AMIM]Br離子液體混合均勻，在60℃下攪拌80小時，得到紡絲溶液。紡絲溶液經過濾、脫泡后，經多孔噴絲板進入到含25％離子液體的凝固浴中，凝固浴溫度為55℃。經過8％的塑化拉伸后，再經水洗、漂白、上油、干燥等程序，紡絲速度為30米/分，得到強度為4.0cN/dtex的纖維。
權利要求
1.一種以離子液體為溶劑制備竹漿纖維的方法，包括下列步驟(1)粉碎的竹漿與離子液體混合均勻，在35-160℃溫度下溶解1-80小時，形成總固含量為3-40％的均一穩定紡絲溶液；(2)過濾、脫泡后，經單孔或多孔噴絲板進入凝固浴中固化，紡絲速度為5～150m米/分；(3)經塑化拉伸后，再經水洗、漂白、上油、干燥，得竹漿纖維制品。
2.根據權利要求1所述的一種以離子液體為溶劑制備竹漿纖維的方法，其特征在于所述的的竹漿是竹漿粕，聚合度為300～2500，α-纖維素含量≥90％。
3.根據權利要求1所述的一種以離子液體為溶劑制備竹漿纖維的方法，其特征在于所述的離子液體由陽離子和陰離子組成，陽離子為取代基是氫、C1～C6的烷基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、羥乙基、羥丙基、烷氧基中的一種或幾種的烷基季銨離子、烷基季磷離子、烷基咪唑離子、烷基吡啶離子；陰離子為鹵素離子、BF4-、PF4-、SCN-、CN-、OCN-、CNO-、CF3SO3-、CF3COO-、(CF3SO2)2N-或(CF3SO2)2Cl-中的一種。
4.根據權利要求1所述的一種以離子液體為溶劑制備竹漿纖維的方法，其特征在于所述的凝固浴為水或0～60％的離子液體水溶液，凝固浴溫度為0～90℃。
5.根據權利要求1所述的一種以離子液體為溶劑制備竹漿纖維的方法，其特征在于所述的拉伸選自緊張拉伸、噴頭拉伸、塑化拉伸、空氣浴后拉伸或回縮中的一種或幾種，總拉伸比為10-200％。
6.根據權利要求1所述的一種以離子液體為溶劑制備竹漿纖維的方法，其特征在于所采用的紡絲方法為濕法紡絲、熔噴濕紡或干噴濕紡法。
7.根據權利要求1所述的一種以離子液體為溶劑制備竹漿纖維的方法，其特征在于所述的竹漿纖維制品是共混短纖維或長絲，纖維的形狀是常規或異形。
8.一種以離子液體為溶劑制備的竹漿纖維，用于制造人工臟器和凈水器的用膜。
全文摘要
本發明涉及以一種離子液體為溶劑竹漿纖維的制備和應用，制備包括(1)粉碎的竹漿與離子液體混合均勻，在35－160℃溫度下溶解1－80小時，形成總固含量為3－40％的均一穩定紡絲溶液；(2)過濾、脫泡后，經多孔噴絲板進入凝固浴中固化，紡絲速度為5～150m米/分；(3)經塑化拉伸后，再經水洗、漂白、上油、干燥，得竹漿纖維制品。該方法工藝能耗和操作費用低，原料來源廣泛，環保，制備的纖維具有良好的機械強度和性能。本發明制備的紡絲原液也可用于中空纖維膜的制備，特別是用于制造人工臟器和凈水器的用膜。
文檔編號D01D5/00GK101089250SQ20071004356
公開日2007年12月19日 申請日期2007年7月6日 優先權日2007年7月6日
發明者何春菊, 王慶瑞, 陳雪英, 孫俊芬 申請人:東華大學