專利名稱：一種離子液體中纖維素的消晶方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于纖維素領(lǐng)域，特別涉及一種離子液體中纖維素的消晶方法。
背景技術(shù)：
纖維素是自然界中最豐富的可再生資源，在植物界中纖維素的總量約達
2.6xl0i2t。據(jù)估計，全世界每年通過光合作用新生成的纖維素約有1.0xl0、。
目前，纖維素材料已經(jīng)在纖維、造紙、薄膜、聚合物、涂料等工業(yè)領(lǐng)域得到廣
泛應(yīng)用。然而，其應(yīng)用潛力還沒有完全被開發(fā)出來，每年僅有2.0x106 t纖維
素用于再生纖維素纖維的生產(chǎn)，占纖維素年生成量的0.002%。近年來，隨著
石油、煤炭等不可再生的化石資源總量的日趨減少，纖維素資源的重要性曰益
顯著。特別是80年代以來，各國對環(huán)境污染問題日益關(guān)注和重視，迫使人們
把注意力重新集中到纖維素這一具有生物可降解性、環(huán)境協(xié)調(diào)性的可再生資源上來。許多國家特別是發(fā)達國家已將纖維素等可再生資源的轉(zhuǎn)化利用列為經(jīng)濟
和社會發(fā)展的重大戰(zhàn)略。
從化學(xué)結(jié)構(gòu)上看，纖維素是由D-吡喃式葡萄糖基通過(3-1，4糖苷鍵相互連
接起來的線型高聚物，其分子中的每個葡萄糖單元上均含有3個游離醇羥基，
使纖維素分子間以及分子內(nèi)具有極強的氫鍵作用。因此， 一方面纖維素具有結(jié)
晶度高、物化性能穩(wěn)定、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較高的特性；另一方面，極強的氫鍵
也使纖維素不溶于通常的溶劑，進而難以被直接利用，這已成為纖維素資源轉(zhuǎn)
化利用的最大障礙。
纖維素結(jié)晶結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其在轉(zhuǎn)化利用過程中存在一系列問題，如化學(xué)反應(yīng)速
度慢、反應(yīng)不均一、水解緩慢等等，傳統(tǒng)上，對纖維素的利用總是通過物理、 化學(xué)、生物等辦法將其改性后再加以利用，改性的主要目的是降低纖維素的結(jié) 晶度，破壞纖維素的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，使纖維素轉(zhuǎn)變?yōu)闊o定形纖維素，此過程稱為纖 維素的消晶。纖維素?zé)o定形區(qū)含量越高，水和化學(xué)品的可及性越高，纖維素越 容易發(fā)生反應(yīng)，纖維素的轉(zhuǎn)化利用越容易進行，轉(zhuǎn)化率越高。目前常用的纖維
素消晶處理方法有機械球磨、超聲波處理、射線輻射等，其中機械球磨是最主 要的消晶處理方法，它是通過長時間的研磨作用破壞纖維素的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，從而 提高無定形區(qū)纖維素的含量。但是該方法不僅占地面積大、噪音高、時間長、 成本高，而且效果差，通過機械研磨3 5天后，結(jié)晶纖維素仍具有較高的結(jié) 晶度，難以完全轉(zhuǎn)化為無定形纖維素。超聲波處理和射線輻射等消晶方法也具 有不易操作、效果差、能耗高、噪音或射線危害等缺點。
因此，探討一種有效的纖維素消晶處理方法對于綠色可再生纖維素資源的 轉(zhuǎn)化利用具有非常重要的理論和實踐意義，對于纖維素工業(yè)新材料的制備以及 以纖維素為原料制備生物乙醇具有積極的推動作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種離子液體中纖維素的消 晶方法，該方法可有效的將結(jié)晶纖維素轉(zhuǎn)變?yōu)闊o定形纖維素。
本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn) 一種離子液體中纖維素的消晶方 法，其特征在于具體包括下述步驟
(1) 將結(jié)晶纖維素干燥為絕干纖維素；
(2) 以離子液體為溶劑，在40 120°C、絕干纖維素與離子液體的質(zhì)量 百分比為0.2% 10%的條件下將絕干纖維素加入離子液體中，攪拌下溶解1 76小時得到纖維素的離子液體溶液；
(3) 將纖維素的離子液體溶液加入有機溶劑或水中進行纖維素的再生， 所加入的有機溶劑或水的體積相當(dāng)于纖維素的離子液體溶液體積的1 5倍， 然后過濾取沉淀物，將沉淀物洗滌干凈后干燥即得到無定形纖維素。
所述歩驟(1)中結(jié)晶纖維素為從木材分離得到的結(jié)晶纖維素如桉木纖維 素或從農(nóng)作物秸稈分離得到的結(jié)晶纖維素如稻草纖維素、麥草纖維素、蔗渣纖 維素等。
所述步驟(2)中離子液體為l-烯丙基-3-甲基氯化咪唑鹽(AmimCl)或
l-丁基-3-甲基氯化咪唑鹽(C4mimCl)。
所述步驟(3)中有機溶劑為乙醇、丙酮或異丙醇中的一種。
所述步驟(1)和(3)中干燥優(yōu)選在50 6(TC烘箱中保持空氣循環(huán)干燥
10 16小時。 本發(fā)明中纖維素的再生為將纖維素的離子液體溶液加入過量的有機溶劑 或水中使溶解的纖維素再次沉淀出來。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下突出的優(yōu)點及有益效果
1. 本發(fā)明采用的纖維素消晶方法基于在特定條件下的離子液體中處理絕 干纖維素，處理后的纖維素離子液體溶液在特定溶劑中進行再生，經(jīng)洗滌、干 燥后得到的纖維素即為無定形纖維素；
2. 本發(fā)明采用的纖維素消晶方法操作簡便，無污染，噪音低，時間短， 效果好；
3. 本發(fā)明以纖維素為原料，對纖維素可再生綠色資源的開發(fā)利用提供了 技術(shù)支持。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但發(fā)明的實施方式不限于此。
實施例1
(1) 將蔗渣纖維素置于5(TC烘箱中保持空氣循環(huán)干燥16h，得到絕千纖 維素，蔗渣結(jié)晶度43.7%;
(2) 以離子液體l-烯丙基-3-甲基氯化咪唑鹽(AmimCl)為溶劑，在40。C、 絕干蔗渣纖維素與AmimCl的質(zhì)量百分比為0.8%的條件下將蔗渣纖維素加入 AmimCl中，在隔絕潮氣并攪拌的條件下溶解76小時得到蔗渣纖維素的 AmimCl溶液。
(3) 將蔗渣纖維素的AmimCl溶液加入2倍體積(相對于蔗渣纖維素的 AmimCl溶液)的異丙醇中進行纖維素的再生，然后過濾取沉淀物，將沉淀物 洗滌干凈后置于5(TC烘箱中保持空氣循環(huán)干燥16h，得到無定形蔗渣纖維素。
實施例2
(1) 將桉木纖維素置于6(TC烘箱中保持空氣循環(huán)干燥12h，得到絕干纖 維素，桉木纖維素的結(jié)晶度為52.3%;
(2) 以離子液體l-丁基-3-甲基氯化咪唑鹽(C4mimCl)為溶劑，在100°C、 絕干桉木纖維素與C4mimCl的質(zhì)量百分比為1.5%的條件下將桉木纖維素加入
C4mimCl中，在隔絕潮氣并攪拌的條件下溶解20h得到桉木纖維素的C4mimCl 溶液；
(3)將桉木纖維素的C4mimCl溶液加入3倍體積(相對于桉木纖維素的 C4mimCl溶液)的水中進行纖維素的再生，然后過濾取沉淀物，將沉淀物洗滌 干凈后置于6(TC烘箱中保持空氣循環(huán)干燥12h，得到無定形桉木纖維素。
實施例3
(1) 將麥草纖維素置于55t:烘箱中保持空氣循環(huán)干燥14h，得到絕干纖 維素，麥草纖維素的結(jié)晶度為41.2%;
(2) 以離子液體l-烯丙基-3-甲基氯化咪唑鹽(AmimCl)為溶劑，在90°C、 絕干麥草纖維素與AmimCl的質(zhì)量百分比為0.2%的條件下將絕干纖維素加入 AmimCl中，在隔絕潮氣并攪拌的條件下溶解lh得到麥草纖維素的AmimCl 溶液；
(3) 將麥草纖維素的AmimCl溶液加入1倍體積(相對于麥草纖維素的 AmimCl溶液)的乙醇中進行纖維素的再生，然后過濾取沉淀物，將沉淀物洗 滌干凈后置于55'C烘箱中保持空氣循環(huán)干燥14h，得到無定形麥草纖維素。
實施例4
(1) 將稻草纖維素置于6(TC烘箱中保持空氣循環(huán)干燥10h，得到絕干纖 維素，稻草纖維素的結(jié)晶度為45.4%;
(2) 以離子液體l-丁基-3-甲基氯化咪唑鹽(C4mimCl)為溶劑，在120°C、 絕干稻草纖維素與C4mimCl的質(zhì)量百分比為2.5%的條件下將絕干纖維素加入 C4mimCl中，在隔絕潮氣并攪拌的條件下溶解24h得到稻草纖維素的C4mimCl 溶液；
(3) 將稻草纖維素的QmimCl溶液加入5倍體積(相對于稻草纖維素的 QmimCl溶液)的丙酮中進行纖維素的再生，然后過濾取沉淀物，將淀物洗滌 干凈后置于6(TC烘箱中保持空氣循環(huán)干燥10h，得到無定形稻草纖維素。
實施例5
(1)將蔗渣纖維素置于55。C烘箱中保持空氣循環(huán)干燥15h，得到絕干纖
維素，蔗渣纖維素的結(jié)晶度為44.8。％;
(2) 以離子液體l-烯丙基-3-甲基氯化咪唑鹽(AmimCl)為溶齊i」，在80°C、 絕干蔗渣纖維素與AmimCl的質(zhì)量百分比為10%的條件下將絕干纖維素加入 AmimCl中，隔絕潮氣并攪拌的條件下溶解20h得到蔗渣纖維素的AmimCl溶 液；
(3) 將蔗渣纖維素的AmimCl溶液加入2倍體積(相對于蔗渣纖維素的 AmimCl溶液體積)的異丙醇中進行纖維素的再生，然后過濾取沉淀物，將沉 淀物洗滌干凈后置于55'C烘箱中保持空氣循環(huán)干燥15h，得到無定形蔗渣纖維素。
上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實 施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、 替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種離子液體中纖維素的消晶方法，其特征在于具體包括下述步驟(1)將結(jié)晶纖維素干燥為絕干纖維素；(2)以離子液體為溶劑，在40～120℃、絕干纖維素與離子液體的質(zhì)量百分比為0.2％～10％的條件下將絕干纖維素加入離子液體中，攪拌下溶解1～76小時得到纖維素的離子液體溶液；(3)將纖維素的離子液體溶液加入有機溶劑或水中進行纖維素的再生，所加入的有機溶劑或水的體積相當(dāng)于纖維素的離子液體溶液體積的1～5倍，然后過濾取沉淀物，將沉淀物洗滌干凈后干燥即得到無定形纖維素。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的離子液體中纖維素的消晶方法，其特征在于所 述步驟(1)中結(jié)晶纖維素為從木材或農(nóng)作物秸稈分離得到的結(jié)晶纖維素。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的離子液體中纖維素的消晶方法，其特征在于所 述步驟(1)中結(jié)晶纖維素為桉木纖維素、稻草纖維素、麥草纖維素或蔗渣纖維 素。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的離子液體中纖維素的消晶方法，其特征在于所 述步驟(2)中離子液體為l-烯丙基-3-甲基氯化咪唑鹽或l-丁基-3-甲基氯化咪唑鹽。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的離子液體中纖維素的消晶方法，其特征在于所述步驟(3)中有機溶劑為乙醇、丙酮或異丙醇中的一種。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的離子液體中纖維素的消晶方法，其特征在于所 述步驟(1)和(3)中的干燥為在50 6(TC烘箱中保持空氣循環(huán)干燥10 16小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種離子液體中纖維素的消晶方法，包括下述步驟首先將結(jié)晶纖維素干燥得到絕干纖維素；然后將絕干纖維素加入離子液體中，攪拌下溶解得到纖維素的離子液體溶液；最后將纖維素的離子液體溶液加入有機溶劑或水中進行纖維素的再生后過濾取沉淀物，將沉淀物洗凈后干燥得到無定形纖維素。本發(fā)明采用的纖維素消晶方法操作簡便，無污染，噪音低，時間短，效果好。本發(fā)明適用于結(jié)晶纖維素的消晶處理。
文檔編號D21C5/00GK101182686SQ20071003226
公開日2008年5月21日 申請日期2007年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月7日
發(fā)明者劉傳富, 孫潤倉, 張愛萍, 李維英 申請人:華南理工大學(xué)