一種以蘆葦為原料制備纖維素纖維的方法
【專利摘要】一種以蘆葦為原料制備纖維素纖維的方法，以廉價(jià)草本植物蘆葦為原料，采用NMMO工藝制備纖維素纖維，步驟如下：將干燥的蘆葦原料經(jīng)粉碎成顆粒狀后，經(jīng)氫氧化鈉與硫化鈉混合液蒸煮后得到的硫酸鹽蘆葦漿，將硫酸鹽蘆葦漿在流水中洗凈，脫水；再經(jīng)過(guò)碳酸鈉溶液及稀硫酸溶膠交替浸漬-壓干-流水洗滌兩次，得到蘆葦纖維素；將蘆葦纖維素加入到氮甲基嗎啉氧化物（NMMO）溶液中溶解，得到蘆葦紡絲原液；蘆葦紡絲原液經(jīng)干濕法紡絲機(jī)噴絲、凝固、水洗、塑化、干燥而制得蘆葦纖維素纖維。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：該制備方法以廉價(jià)草本植物蘆葦為原料，采用NMMO工藝制備纖維素纖維，制備成本低，而且無(wú)毒無(wú)害環(huán)保，經(jīng)濟(jì)效益顯著，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】 一種以蘆葦為原料制備纖維素纖維的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及纖維素纖維的制備方法，具體涉及一種以蘆葦為原料，制備纖維素纖維的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)不是森林大國(guó)，用木漿生產(chǎn)這種高檔纖維，將消耗大量的森林資源，成本太高，不適合我國(guó)的國(guó)情。而草本植物纖維資源具有可持續(xù)性、環(huán)保性，可參與自然界的生態(tài)循環(huán)。
[0003]我國(guó)草本植物纖維素資源十分豐富，特別是蘆葦?shù)漠a(chǎn)量十分巨大，在自然條件下，產(chǎn)鮮草3.9-13.9噸/公頃，每年可收割2-3次。蘆葦是一種適應(yīng)性廣、抗逆性強(qiáng)、生物量高的高大禾草，目前大多數(shù)都作為放牧地利用。蘆葦?shù)厣喜糠种仓旮叽?，又有較強(qiáng)的再生力，經(jīng)測(cè)定表明，蘆葦中纖維素含量與稻草中纖維素含量相接近。如果能充分利用蘆葦中纖維含量高的優(yōu)點(diǎn)，利用其優(yōu)質(zhì)的纖維制備纖維素纖維具有巨大的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)意義。近年來(lái)纖維素纖維的發(fā)展，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了很大的推動(dòng)作用。
[0004]纖維素由于極強(qiáng)的氫鍵作用，很難直接溶解于常規(guī)溶劑。傳統(tǒng)的粘膠法和銅氨法不僅工藝路線冗長(zhǎng)、生產(chǎn)工藝復(fù)雜，原材料和能量消耗多，而且對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。氮甲基嗎啉氧化物(ΝΜΜ0)工藝的出現(xiàn)，可以很好地解決這些問(wèn)題，而且產(chǎn)品的力學(xué)性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)方法。我們選擇ΝΜΜ0工藝，其無(wú)毒無(wú)害且99.5-99.7%可回收利用，屬于綠色循環(huán)、環(huán)保低碳經(jīng)濟(jì)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)上述存在問(wèn)題，提供了一種以廉價(jià)草本植物蘆葦為原料，通過(guò)無(wú)毒、無(wú)害、環(huán)保的ΝΜΜ0工藝制備纖維素纖維的方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案:
一種以蘆葦為原料制備纖維素纖維的方法，包括以下步驟:
1)將干燥蘆葦粉碎成直徑為0.5-1.5cm的顆粒，將顆粒狀的蘆葦加入到濃度為13-19wt%的氫氧化鈉和硫化鈉的混合液中浸泡4-6小時(shí),浴比為1:6-10,氫氧化鈉和硫化鈉的混合液中氫氧化鈉與硫化鈉的質(zhì)量比是3:1，在120-160°C下蒸煮2-3小時(shí)，冷卻至室溫后，將溶液中的固體物硫酸鹽蘆葦纖維素?fù)瞥觯瑪D壓脫水，流水洗滌至PH值為7-8，再用濃度為0.1 mol/L的稀硫酸和濃度為10.6 g/L的碳酸鈉水溶液分別攪拌擠壓脫水兩次，得到脫水樣品；
2)將步驟1)得到的脫水樣品加入到濃度為60wt%的ΝΜΜ0溶液中，同時(shí)添加0.05-lwt%的抗氧化劑，浸泡并攪拌1-3小時(shí)后，加熱到90-105°C，同時(shí)間歇抽真空至-0.1Mpa以除水至含水量為8-13wt%，間歇方法為每停止抽真空半小時(shí)后，連續(xù)抽真空3-5分鐘，直至纖維素完全溶解，得到透明琥珀色的蘆葦纖維素和ΝΜΜ0的紡絲原液，分離后得到ΝΜΜ0的紡絲原液； 3)將步驟2)中得到的蘆葦纖維素NMMO紡絲原液，直接注入到干濕法紡絲機(jī)的靜止釜中，在真空度為-0.1MPa條件下，95°C保溫4小時(shí)，經(jīng)雙螺桿-計(jì)量本-噴絲組件后，再經(jīng)含15-25wt% NMMO的水浴凝固，得到蘆葦纖維素纖維初生絲；
4)將步驟3)得到的蘆葦纖維素纖維初生絲，用水沖洗ΝΜΜ0，再將其在40-45°C下置于體積百分含量為10-15%甘油水溶液塑化55-60分鐘，浴比1:18-20，脫水曬干得到白色纖維素纖維產(chǎn)品。
[0007]所述抗氧化劑為丁基羥基茴香醚、二丁基羥基甲苯、沒(méi)食子酸丙酯和特丁基對(duì)苯二酚等中的一種或兩種以上任意比例的混合物。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:該制備方法以廉價(jià)草本植物蘆葦為原料，采用NMMO工藝制備纖維素纖維，制備成本低，而且無(wú)毒無(wú)害環(huán)保，經(jīng)濟(jì)效益顯著，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。

【具體實(shí)施方式】
[0009]以下結(jié)合具體的實(shí)例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明:
實(shí)施例1:
一種以蘆葦為原料制備纖維素纖維的方法，包括以下步驟:
1)將干燥蘆葦粉碎成直徑為0.5-1.5cm的顆粒，將顆粒狀的蘆葦加入到濃度為13wt%的氫氧化鈉和硫化鈉的混合液中浸泡6小時(shí)，浴比為1:6，氫氧化鈉和硫化鈉的混合液中氫氧化鈉與硫化鈉的質(zhì)量比是3:1，在120°C下蒸煮2小時(shí)，冷卻至室溫后，將溶液中的固體物硫酸鹽蘆葦纖維素?fù)瞥?，擠壓脫水，流水洗滌至PH值為8，再用濃度為0.1 mol/L的稀硫酸和濃度為10.6 g/L的碳酸鈉水溶液分別攪拌擠壓脫水兩次，得到脫水樣品；；
2)將步驟I)得到的脫水樣品15g加入到200mL濃度為60wt%的NMMO溶液中，同時(shí)添加0.015 g沒(méi)食子酸丙酯，浸泡并攪拌2.5小時(shí)后，加熱到90°C，同時(shí)間歇抽真空至-0.1Mpa以除水至含水量為13wt%，間歇方法為每停止抽真空半小時(shí)后，連續(xù)抽真空5分鐘，直至纖維素完全溶解，得到透明琥珀色的蘆葦纖維素和NMMO的紡絲原液，分離后得到NMMO的紡絲原液；
3)將步驟2)得到的蘆葦纖維素NMMO紡絲原液，直接注入到干濕法紡絲機(jī)的靜止釜中，在真空度為-0.1MPa條件下，95°C保溫4小時(shí)，經(jīng)雙螺桿-計(jì)量本-噴絲組件后，再經(jīng)含15wt% NMMO的水浴凝固，得到蘆葦纖維素纖維初生絲；
4)將步驟3)得到的蘆葦纖維素纖維初生絲，用水沖洗ΝΜΜ0，再將其在40°C下置于體積百分含量為10%甘油水溶液塑化55分鐘，浴比1:18，脫水曬干得到纖維素纖維產(chǎn)品。
[0010]實(shí)施例2:
一種以蘆葦為原料制備纖維素纖維的方法，包括以下步驟:
1)將干燥蘆葦粉碎成直徑為0.5-1.5cm的顆粒，將顆粒狀的蘆葦加入到濃度為19wt%的氫氧化鈉和硫化鈉的混合液中浸泡4小時(shí)，浴比為1:8，氫氧化鈉和硫化鈉的混合液中氫氧化鈉與硫化鈉的質(zhì)量比是3:1，在160°C下蒸煮2小時(shí)，冷卻至室溫后，將溶液中的固體物硫酸鹽蘆葦纖維素?fù)瞥觯瑪D壓脫水，流水洗滌至PH值為8，再用濃度為0.1 mol/L的稀硫酸和濃度為10.6 g/L的碳酸鈉水溶液分別攪拌擠壓脫水兩次，得到脫水樣品；
2)將步驟I)得到的脫水樣品13g加入到200mL濃度為60wt%的NMMO溶液中，同時(shí)添加0.015 g 丁基羥基茴香醚，浸泡并攪拌2.5小時(shí)后，加熱到100°C，同時(shí)間歇抽真空至-0.1Mpa以蒸發(fā)除水至含水量為13wt%，間歇方法為每停止抽真空半小時(shí)后，連續(xù)抽真空3分鐘，直至纖維素完全溶解，得到透明琥珀色的蘆葦纖維素和NMMO的紡絲原液，分離后得到NMMO的紡絲原液；
3)將步驟2)得到的蘆葦纖維素NMMO紡絲原液，直接注入到干濕法紡絲機(jī)的靜止釜中，在真空度為-0.1MPa條件下，95°C保溫4小時(shí)，經(jīng)雙螺桿-計(jì)量本-噴絲組件后，含15wt%NMMO的水浴凝固，得到蘆葦纖維素纖維初生絲；
4)將步驟3)得到的蘆葦纖維素纖維初生絲，用水沖洗ΝΜΜ0，再將其在40°C下置于體積百分含量為15%甘油水溶液塑化60分鐘，浴比1:20，脫水曬干得到纖維素纖維產(chǎn)品。
[0011]實(shí)施例3:
一種以蘆葦為原料制備纖維素纖維的方法，包括以下步驟:
1)將干燥蘆葦粉碎成直徑為0.5-1.5cm的顆粒，將顆粒狀的蘆葦加入到濃度為15wt%的氫氧化鈉和硫化鈉的混合液中浸泡6小時(shí)，浴比為1:8，氫氧化鈉和硫化鈉的混合液中氫氧化鈉與硫化鈉的質(zhì)量比是3:1，在160°C下蒸煮2小時(shí)，冷卻至室溫后，將溶液中的固體物硫酸鹽蘆葦纖維素?fù)瞥?，擠壓脫水，流水洗滌至PH值為8，再用濃度為0.1 mol/L的稀硫酸和濃度為9 g/L的碳酸鈉水溶液分別攪拌擠壓脫水兩次，得到脫水樣品；
2)將步驟I)得到的脫水樣品12g加入到200mL濃度為60wt%的NMMO溶液中，同時(shí)添加0.015 g二丁基羥基甲苯，浸泡并攪拌3小時(shí)后，加熱到90°C，同時(shí)間歇抽真空至-0.1Mpa以蒸發(fā)除水至含水量為13wt%，間歇方法為每停止抽真空半小時(shí)后，連續(xù)抽真空3分鐘，直至纖維素完全溶解，得到透明琥珀色的蘆葦纖維素和NMMO的紡絲原液，分離后得到NMMO的紡絲原液；
3)將步驟2)得到的蘆葦纖維素NMMO紡絲原液，直接注入到干濕法紡絲機(jī)的靜止釜中，在真空度為-0.1MPa條件下，95°C保溫4小時(shí)，經(jīng)雙螺桿-計(jì)量本-噴絲組件后，含15wt%NMMO的水浴凝固，得到蘆葦纖維素纖維初生絲；
4)將步驟3)得到的蘆葦纖維素纖維初生絲，用水沖洗ΝΜΜ0，再將其在45°C下置于體積百分含量為10%甘油水溶液塑化55分鐘，浴比1:20，脫水曬干得到白色纖維素纖維產(chǎn)品。
【權(quán)利要求】
1.一種以蘆葦為原料制備纖維素纖維的方法，其特征在于包括以下步驟: O將干燥蘆葦粉碎成直徑為0.5-1.5cm的顆粒，將顆粒狀的蘆葦加入到濃度為13-19wt%的氫氧化鈉和硫化鈉的混合液中浸泡4-6小時(shí),浴比為1:6-10,氫氧化鈉和硫化鈉的混合液中氫氧化鈉與硫化鈉的質(zhì)量比是3:1，在120-160°C下蒸煮2-3小時(shí)，冷卻至室溫后，將溶液中的固體物硫酸鹽蘆葦纖維素?fù)瞥?，擠壓脫水，流水洗滌至PH值為7-8，再用濃度為0.1 11101/1的稀硫酸和濃度為10.6 g/L的碳酸鈉水溶液分別攪拌擠壓脫水兩次，得到脫水樣品； 2)將步驟I)得到的脫水樣品加入到濃度為60wt%的NMMO溶液中，同時(shí)添加0.05-lwt%的抗氧化劑，浸泡并攪拌1-3小時(shí)后，加熱到90-105°C，同時(shí)間歇抽真空至-0.1Mpa以除水至含水量為8-13wt%，間歇方法為每停止抽真空半小時(shí)后，連續(xù)抽真空3-5分鐘，直至纖維素完全溶解，得到透明琥珀色的蘆葦纖維素和NMMO的紡絲原液，分離后得到NMMO的紡絲原液； 3)將步驟2)中得到的蘆葦纖維素NMMO紡絲原液，直接注入到干濕法紡絲機(jī)的靜止釜中，在真空度為-0.1MPa條件下，95°C保溫4小時(shí)，經(jīng)雙螺桿-計(jì)量本-噴絲組件后，再經(jīng)含15-25wt% NMMO的水浴凝固，得到蘆葦纖維素纖維初生絲； 4)將步驟3)得到的蘆葦纖維素纖維初生絲，用水沖洗ΝΜΜ0，再將其在40-45°C下置于體積百分含量為10-15%甘油水溶液塑化55-60分鐘，浴比1:18-20，脫水曬干得到白色纖維素纖維產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述以蘆葦為原料制備纖維素纖維的方法，其特征在于:所述抗氧化劑為丁基羥基茴香醚、二丁基羥基甲苯、沒(méi)食子酸丙酯和特丁基對(duì)苯二酚等中的一種或兩種以上任意比例的混合物。
【文檔編號(hào)】D01F2/00GK104264257SQ201410516533
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】李文江, 崔穎 申請(qǐng)人:天津理工大學(xué)