專利名稱：粘膠溶液的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及改善由照射α-纖維素得到的粘膠溶液質量的方法，并涉及某些表面活性劑的用途。
當通過粘液法生產再生的纖維素纖維時，用于該方法中的化學物質如二硫化碳的還原反應將來可能是環(huán)境和經濟原因必須考慮的決定因素。在常規(guī)的粘液法中，加至方法中的二硫化碳的數(shù)量為α-纖維素的30-36wt％。為了回收進入空氣或水中的二硫化碳，均是很困難和成本很高的。
為減少二硫化碳在粘液法中的消耗量并保持或改善良好的經濟性能，更具吸引力的方法之一是用高能電離顆粒照射獲得的高反應性纖維素。眾所周知，纖維素的反應性越高，則所需二硫化碳的用量越低。例如，DE-A-2941624公開了一種用電子束照射紙漿來生產粘膠的方法。該專利指出，粘膠溶液的生產在黃原酸化過程中采用基于α-纖維素24-28wt％的二硫化碳，而常規(guī)采用30-36wt％的二硫化碳。α-纖維素含量和氫氧化鈉含量分別為8wt％和5.8wt％，以粘膠溶液重量計。俄羅斯專利1669 916也公開了一種通過照射α-纖維素生產粘膠的方法。在該方法中，黃原酸化過程采用10-15wt％的二硫化碳。所生產的粘膠包含8.4wt％的α-纖維素和6.4wt％的氫氧化鈉。
用少量二硫化碳和照射的α-纖維素制備的粘膠溶液的性質明顯有別于常規(guī)粘膠溶液的性質。因此，該俄羅斯專利的粘膠溶液具有下述性質--醚化度低(γ二硫化碳22-25，代替45-50)；--副產物量低(1.5-2.5wt％，代替10-14wt％)；--成熟指數(shù)低(用1N的氯化銨測定為9-12ml，代替18-21ml)；--粘度高(由落球粘度計測得的粘度為120-135秒，代替50-60秒)。
但是，由照射α-纖維素獲得的粘膠溶液所生產的再生纖維素纖維的拉伸強度還不能令人滿意。因此，“國際化學纖維(Chemical FibersInternational)”雜志(1996)報導，可由少量二硫化碳和照射的α-纖維素生產具有190-200mN/特克斯的拉伸強度和18-20％伸長率的粘膠纖維。由于粘膠溶液自身的性能，并不能達到更好的結果。
本發(fā)明的目的是提供一種生產粘膠溶液的改進方法，該方法從環(huán)境的角度考慮與常規(guī)粘液法有關并能生產出具有適用于生產再生纖維的粘膠溶液。例如，粘膠溶液的可紡性和纖維的強度均得到改善。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，上述目的可通過采用照射的α-纖維素與少量二硫化碳并加入某種表面活性劑所生產的粘膠溶液實現(xiàn)。
更具體地說，本發(fā)明涉及一種生產粘膠溶液的方法，包括a)用電離粒子照射α-纖維素；b)用堿對照射過的α-纖維素進行絲光處理；c)采用以α-纖維素重量為基準低于約28wt％的二硫化碳對經照射和絲光處理的α-纖維素進行黃原酸化處理；d)將黃原酸化的α-纖維素溶解于堿的水溶液中；其特征在于，向所述過程中加入以α-纖維素重量計0.02-5wt％的表面活性劑，所述表面活性劑選自水溶性非離子表面活性劑和/或陽離子表面活性劑。該方法所生產的粘膠溶液與不采用表面活性劑所生產的相應粘膠溶液相比具有改善的質量。改善之處包括更高的純度、更低的粘度和更好的可濾性以及更好的可紡性。與公知采用少量二硫化碳獲得的粘膠溶液相比，由本發(fā)明方法獲得的粘膠溶液生產的再生纖維素纖維顯示出明顯提高的拉伸強度。
當采用未照射纖維素和30-36wt％二硫化碳(基于α-纖維素)時，廣泛采用表面活性劑來改善粘膠溶液和粘膠纖維的性質。業(yè)已確認，表面活性劑對纖維質量的作用表現(xiàn)在相對大量的副產物生成。通常，在這種粘膠溶液中，副產物的含量為10-14％的α-纖維素量。
現(xiàn)在，令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，通過在方法中加入某種表面活性劑，即使在粘膠溶液中副產物量低至α-纖維素重量的1.5-2.5wt％，也可獲得實質性的改善。表面活性劑可在粘液法的任一步驟中加入。例如，優(yōu)選在照射之后但是在絲光處理之前，將表面活性劑的水溶液噴射至α-纖維素上，當然，也可在絲光處理過程中或在溶解步驟中在照射前向纖維素中加入表面活性劑。
適用于本發(fā)明方法的非離子表面活性劑和陽離子表面活性劑通常包含6-24個碳原子，優(yōu)選6-14個碳原子的烴基。非離子表面活性劑的實例為乙氧基化物，得自醇、酚和二醇。適宜的陽離子表面活性劑被乙氧基化，包含至少一個叔銨基團。其實例為乙氧基化的單或二脂族胺，以及脂族多胺的乙氧基化物和?；〈亩喟坊衔锏囊已趸?。
除了這些表面活性劑外，也可以加入某些增溶劑，如二甘醇和聚乙二醇。
本發(fā)明的粘膠溶液用于生產再生纖維素纖維時，也可得到更好的纖維質量，如增加拉伸強度。用于形成再生纖維的適宜的粘膠水溶液包含8-10wt％的α-纖維素、5-6wt％的堿、以α-纖維素重量為基準8-28wt％(優(yōu)選10-25wt％)的二硫化碳和以α-纖維素重量為基準0.02-5wt％的表面活性劑，所述表面活性劑選自水溶性非離子表面活性劑和/或陽離子表面活性劑，所述粘膠溶液的濾過率大于175ccm，該值根據(jù)N0071，USSR國家標準3584-53，采用一定體積的粘膠溶液過濾通過目數(shù)為71μm及直徑為38mm的金屬網(wǎng)過濾器測定，所述過濾過程在300mm粘膠溶液的壓力下測定10分鐘。在金屬網(wǎng)中的線直徑為0.055mm，線數(shù)量為800/dm，網(wǎng)數(shù)量為6400/cm2，網(wǎng)尺寸為0.071mm。
通過下述實施例進一步說明本發(fā)明。比較例用劑量為10k戈瑞(Grey)的加速電子照射α-纖維素。照射后DP值為440的α-纖維素用16wt％氫氧化鈉的水溶液在19℃下處理70分鐘。將獲得的堿性α-纖維素壓至2.85折重量，然后在10℃下撕碎處理120分鐘，并放置在黃原酸化器中。
向黃原酸化器中加入基于堿性纖維素中纖維素重量15-16％的CS2。在15-20℃下進行黃原酸化反應150分鐘。此后，在0℃下，采用螺旋槳式攪拌機(350rpm)將黃原酸鹽在3小時內溶于溶解劑中，過程中加入堿水溶液。
獲得的粘膠溶液包含9.0wt％的α-纖維素和5.6wt％的氫氧化鈉以及基于α-纖維素重量15wt％的二硫化碳，該粘膠溶液具有下述性質。
未溶解顆粒的數(shù)量是以顯微鏡(×200)下在10倍視野確定的，以平均值進行計算。記錄大于15μm的顆粒。可濾性由在10分鐘內通過金屬過濾器(根據(jù)N0071 USSR國家標準3584-53的網(wǎng)，7lμm目，直徑38mm)的粘膠的cm3數(shù)量確定的。在過濾器上的粘膠柱保持在300mm高度。粘膠的可紡性按照直接在噴絲頭后最大拉伸法確定。
實施例1實施例l按照與比較例類似的過程進行，只是在照射α-纖維素的絲光處理過程中向絲光處理的堿中加入表1的表面活性劑，用量為約2kg/l噸α-纖維素。
實施例2實施例2按照與比較例類似的過程進行，只是在黃原酸鹽的溶解過程中向用于溶解的堿水溶液中加入表1的表面活性劑，其用量為約2kg/l噸α-纖維素。
實施例3-7實施例3-7按照與比較例類似的過程進行，只是在絲光處理過程中向絲光處理的堿中加入表1的表面活性劑，其用量為2kg/l噸照射的纖維素，另向用于溶解的堿水溶液中加入表面活性劑，其用量為2kg/l噸照射的α-纖維素。
實施例8實施例8按照與對照例類似的過程進行，只是在絲光處理之前通過噴射表面活性劑與水重量比為1∶10的水溶液，將表1的表面活性劑涂加至照射的α-纖維素上，其用量為1kg/l噸纖維素。
實施例9-13實施例9-13按照與實施例4類似的過程進行，只是表1的表面活性劑以2kg/l噸α-纖維素涂加。
實施例14實施例14按照與實施例4類似的過程進行，只是表1的表面活性劑以4kg/l噸α-纖維素涂加。
實施例15實施15按照與實施例5類似的過程進行，只是通過噴射表面活性劑與水重量比為1∶600的水溶液，來涂加表1的表面活性劑。
表面活性劑和實驗結果在實施例中采用下述表面活性劑
以與比較例相同的方式，對在實施例1-15中產生的粘膠溶液的下述性能進行測試粘度、成熟量、可濾性、未溶解顆粒及可紡性。結果如下。
表1
從結果可以看出，在生產過程中加入非離子表面活性劑或陽離子表面活性劑可改善粘膠溶液的質量和可紡性。
實施例16在實施例和比較例中生產的一些粘膠溶液進行紡織處理，紡織速度為70m/min。結果如下。
表2
從結果可以看出，粘膠溶液質量的改善也使再生纖維素纖維的性能得到改善。
權利要求
1.一種生產粘膠溶液的方法，包括a)用電離粒子照射α-纖維素；b)用堿對照射過的α-纖維素進行絲光處理；c)采用以α-纖維素重量為基準低于約28wt％的二硫化碳對經照射和絲光處理的α-纖維素進行黃原酸化處理；d)將黃原酸化的α-纖維素溶解于堿的水溶液中；其特征在于，向所述過程中加入以α-纖維素重量計0.02-5wt％的表面活性劑，所述表面活性劑選自水溶性非離子表面活性劑和/或陽離子表面活性劑。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于，二硫化碳的用量為α-纖維素用量的8-25wt％。
3.根據(jù)權利要求1或2的方法，其特征在于，以α-纖維素重量計，表面活性劑的用量為0.05-1wt％。
4.根據(jù)權利要求1-3任一項的方法，其特征在于，表面活性劑為具有6-24個碳原子烴基的非離子或陽離子表面活性劑。
5.根據(jù)權利要求1-4任一項的方法，其特征在于，表面活性劑在絲光處理前加至照射過的α-纖維素中。
6.根據(jù)權利要求1-5任一項的方法，其特征在于，表面活性劑包含具有6-14個碳原子的烴基。
7.根據(jù)權利要求1-6任一項的方法，其特征在于，表面活性劑為醇、酚或二醇化合物的非離子乙氧基化物。
8.根據(jù)權利要求1-6任一項的方法，其特征在于，表面活性劑為包含至少一個脂族叔銨基團的乙氧基化的單和二脂族一元胺。
9.一種粘膠溶液，其特征在于，其包含8-10wt％的α-纖維素、5-6wt％的堿、以α-纖維素重量為基準10-25wt％的二硫化碳和以α-纖維素重量為基準0.02-5wt％的表面活性劑，所述表面活性劑選自水溶性非離子表面活性劑和/或陽離子表面活性劑，所述粘膠溶液的濾過率大于175ccm，該值根據(jù)N0071，USSR國家標準3584-53，采用一定體積的粘膠溶液過濾通過目數(shù)為71μm及直徑為38mm的金屬網(wǎng)過濾器測定，所述過濾過程在300mm粘膠溶液的壓力下測定10分鐘。
10.權利要求9的粘膠溶液在生產再生纖維素纖維中的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生產粘膠溶液的方法,包括:a)用電離粒子照射α－纖維素;b)用堿對照射過的α－纖維素進行絲光處理;c)采用以α－纖維素重量為基準低于約28wt%的二硫化碳對經照射和絲光處理的α－纖維素進行黃原酸化處理;d)將黃原酸化的α－纖維素溶解于堿的水溶液中,其特征在于,向所述過程中加入以α－纖維素重量計0.02－5wt%的表面活性劑,所述表面活性劑選自水溶性非離子表面活性劑和/或陽離子表面活性劑。所述的粘膠溶液具有適用于生產再生纖維素纖維的性能。
文檔編號D01F2/10GK1252812SQ9880420
公開日2000年5月10日 申請日期1998年2月25日 優(yōu)先權日1997年4月18日
發(fā)明者K·比尤, A·卡塞爾, I·尤尼巴克, A·斯塔弗索夫 申請人:阿克佐諾貝爾表面化學公司