專利名稱：一種無水磷酸和磷酸酯溶劑及其在纖維素溶解中的應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種無水磷酸和磷酸酯制備的纖維素溶劑以及該溶劑在纖維素再生中的應用，屬于紡織纖維再生技術領域。
背景技術：
纖維素纖維是最早成為紡織纖維的再生纖維，具有穿著舒適、透氣性能好等優(yōu)點，因此在紡織、服裝等領域有著廣泛的用途。纖維素(C6HltlO5)n是由D2吡喃葡萄糖酐彼此以^ -I, 4糖甙鍵聯(lián)接而成的線型大分子，結構單元為葡萄糖基，相鄰兩個葡萄糖基彼此的位置呈180°扭轉，使1，4 -碳位連接牢固。這種結構使纖維素大分子在分子內(nèi)及分子間形成牢固結合的氫鍵和晶區(qū)與非晶區(qū)共存的復雜結構，從而使得纖維素很難溶解于常見的溶 劑而形成真溶液。因此尋求工藝簡單、安全有效的纖維素新溶劑，一直是眾多科學工作者關注與從事的重要研究課題。近30來，各國科學家一直致力于對環(huán)境污染小的纖維素溶劑體系的研究。具代表性的有多聚甲醛/ 二甲基亞砜(PF/DMS0)體系、四氧化二氮/ 二甲基甲酰胺(N204/DMF)體系、氯化鋰/ 二甲基乙酰胺(LiCl/DMAc)體系、二甲基亞砜/四乙基氯化氨(DMS0/TEAC)體系、氨/硫氰酸銨(NH3/NH4SCN)體系和胺氧化物(amine oxide)等溶劑體系都對纖維素有一定的溶解度，但存在溶劑回收困難，生成的纖維結構有缺陷、品質不均一等缺點。最近幾年，人們開始嘗試用離子液體做溶劑溶解纖維素。離子液體又稱為室溫離子液體、室溫熔鹽、有機離子液體等，在室溫或低溫下呈液態(tài)的離子化合物。由于離子液體的可設計性，最近十幾年離子液體家族正快速發(fā)展壯大。除了普通的咪唑類離子液體外，還出現(xiàn)了低共熔溶劑、配位離子液體等。離子液體對纖維素有一定的溶解度，但溶解度較小，形成的纖維素溶液難以紡絲。用無水磷酸溶解纖維素，其溶液的粘度太大，不能濕法紡絲再生，只能擠壓成條狀，操作極不方便。本發(fā)明將含水磷酸蒸發(fā)為無水磷酸，然后無水磷酸添加適當磷酸酯，制成溶解纖維素的溶劑。該溶劑在室溫范圍內(nèi)可以溶解纖維素，溶解度大而溶液粘度適中，適合濕法再生紡絲，不對環(huán)境造成污染，是一種環(huán)境友好型纖維素溶劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種纖維素溶劑，解決了以往舊工藝中存在的溶劑價格昂貴，易燃易爆，污染環(huán)境和回收困難的技術問題。本發(fā)明的目的還在于提供一種纖維素溶劑的制備方法以及該溶劑在纖維素再生中的應用。本發(fā)明的構思是這樣的。本發(fā)明以氫鍵理論為指導，因為纖維素大分子是靠氫鍵結合在一起，如果溶劑中的陽離子和客體與纖維素中的羥基氫鍵結合力強，就可以破壞纖維素分子間的氫鍵，繼而破壞纖維素的聚集態(tài)結構，最終使纖維素溶解，達到溶解纖維素的目的，溶解后的纖維素再經(jīng)過噴絲固化就成了再生的優(yōu)質纖維素。
為此，本發(fā)明給出的纖維素溶劑的組成如下
所說的纖維素溶劑為無水磷酸/磷酸酯體系，無水磷酸/酯體系的物質的量之比為無水磷酸磷酸酯=(5:1) (30:1)，磷酸酯通式為
權利要求
1.一種纖維素溶解劑，其特征在于組成為纖維素溶劑為無水磷酸/磷酸酯體系，無水磷酸/酯體系的物質的量之比為無水磷酸磷酸酯=(5:1) (30:1)，磷酸酯通式為
2.根據(jù)權利要求I所述的纖維素溶解劑，其特征于磷酸酯可以是磷酸三甲酯、磷酸二甲酯、磷酸一甲酯、磷酸三乙酯、磷酸二乙酯、磷酸一乙酯、磷酸三丙酯、磷酸二丙酯、磷酸一丙酯、磷酸三丁酯、磷酸二丁酯、磷酸一丁酯等中的一種。
3.根據(jù)權利要求I其特征在于，無水磷酸的制備為，將含水磷酸蒸發(fā)，沸點達到260°C即為無水磷酸。
4.如權利要求I所述的纖維素溶劑的制備方法，其特征在于按物質的量之比為(5I) (30 :1)分別稱取無水磷酸和磷酸酯，將無水磷酸置于燒杯中，然后把磷酸酯加入到無水磷酸中，慢慢攪拌，直到完全溶解，即可得到無水磷酸/磷酸酯體系纖維素溶劑。
5.如權利要求3所述的溶劑在纖維素溶解和再生中的應用，其特征在于包括以下步驟 (1)纖維素溶劑在10°C 50°C內(nèi)溶解纖維素； (2)按與纖維素溶劑質量比為5% 20%稱取纖維素，并將其緩慢逐漸加入到溶劑中，攪拌，直到纖維素完全溶解； (3)溶解的纖維素采用濕法紡絲技術通過紡絲機紡絲，經(jīng)固化液固化后，洗滌數(shù)次，得到再生纖維素。
6.如權利要求3所述的溶劑在纖維素溶解和再生中的應用，其特征在于，所說的纖維素是下列中的一種棉纖維、木纖維、竹纖維、草纖維。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于溶解纖維素的溶劑。其組成為無水磷酸/磷酸酯體系，磷酸酯通式為，式中，R1，R2，R3為氫或者烴基，并且三者不全為H，R的通式為CnH2n+1，n≤4。磷酸酯可以是磷酸三甲酯、磷酸二甲酯、磷酸一甲酯、磷酸三乙酯、磷酸二乙酯、磷酸一乙酯、磷酸三丙酯、磷酸二丙酯、磷酸一丙酯、磷酸三丁酯、磷酸二丁酯、磷酸一丁酯等中的一種。溶解纖維素的溶劑制備方法是將無水磷酸置于燒杯中，然后把磷酸酯加入到無水磷酸中，慢慢攪拌，直到完全溶解，即可得到無水磷酸/磷酸酯體系纖維素溶劑。該體系用于纖維素的溶解和再生，對纖維素的溶解能力強。采用濕法紡絲技術通過紡絲機紡絲并在固化劑中再生凝固，然后洗滌數(shù)次，得到再生纖維素。本發(fā)明不但簡化了生產(chǎn)工藝中堿化、磺化等流程，解決了纖維加工環(huán)境污染問題，而且可以降低纖維生產(chǎn)成本，提高了纖維的質量穩(wěn)定性。
文檔編號C08J3/09GK102731800SQ201210269730
公開日2012年10月17日 申請日期2012年8月1日 優(yōu)先權日2012年8月1日
發(fā)明者劉會茹, 呂立強, 張星辰 申請人:石家莊學院