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精制多糖類纖維的制造方法、精制多糖類纖維和輪胎的制作方法_3

文檔序號:9475832閱讀:來源:國知局
糖類的分子量并且具有高的耐熱性(即,離子液 體在高溫下不容易進行熱分解)。因此,當將多糖類通過使用前一種離子液體紡絲為線時, 紡絲溫度可以設定為高的。因此,可以確保在較高的紡絲溫度下的精制多糖類纖維的生產 性。例如,當羧酸根離子用作陰離子部分時,如果將多糖類在紡絲溫度為130°C以上的條件 下紡絲為線,則生產性降低。然而,當含有磷原子的化合物用作陰離子部分時,即使將多糖 類在例如紡絲溫度為150°C等的高溫條件下紡絲為線,也可以保持生產性。
[0113] 另外,當回收其中陰離子部分具有含有磷原子的化合物的離子液體時,回收產率 高。通常,當工業(yè)生產精制多糖類纖維時,回收在通過將多糖類溶液經過固體化液體而制備 纖維時泄露的離子液體。離子液體的回收通過將除了離子液體以外的液體組分憑借蒸餾等 揮發(fā)來進行。此時,加熱離子液體。因此,重要的是離子液體具有熱穩(wěn)定性,并且離子液體 的熱穩(wěn)定性對回收產率產生影響。
[0114] 因此,通過將含有磷原子的化合物用作陰離子部分,可以防止對持續(xù)制造精制多 糖類纖維必要的離子液體的量增加并且防止對制造離子液體必要的材料的量和能量增加。
[0115] 除了上述以外的陰離子部分的實例還包括擬鹵素離子。擬鹵素離子具有與鹵素離 子的特性相似的特性。擬鹵素尚子的實例包括氰酸根尚子、氧氰酸根(oxocyanate)尚子、 硫氰酸根離子和硒氰酸根(selenocyanate)離子等。
[0116] 在本發(fā)明中的尚子液體由如上述的陽尚子部分和陰尚子部分構成。對陽尚子部分 和陰離子部分的組合沒有特別限制,并且可以適當地選擇可以優(yōu)先溶解纖維素原料的陽離 子部分和陰離子部分。
[0117] 離子液體的優(yōu)選實例包括1-烯丙基-3-甲基咪唑鑰氯化物(AmimCl)、l-乙 基-3-甲基咪唑鑰乙酸鹽(C2mimAc)、1_乙基-3-甲基咪唑鑰二乙基磷酸鹽(C2mimDEP)、 1-乙基-3-甲基咪唑鑰甲基膦酸鹽(C2mimMEP)、1- 丁基-3-甲基咪唑鑰乙酸鹽(C4mimAc) 和1-乙基-3-甲基咪唑鑰亞膦酸鹽(C2mimHP0)等。
[0118] 從抑制纖維中的多糖類的分子量的降低的觀點,1-乙基-3-甲基咪唑鑰乙酸鹽 (C2mimAc)、1-乙基-3-甲基咪唑鑰二乙基磷酸鹽(C2mimDEP)、1-乙基-3-甲基咪唑鑰甲基 膦酸鹽(C2mimMEP)和1-乙基-3-甲基咪唑鑰亞膦酸鹽(C2mimHP0)是更優(yōu)選的,并且1-乙 基-3-甲基咪唑鑰二乙基磷酸鹽(C2mimDEP)是特別優(yōu)選的。
[0119] 優(yōu)選的是離子液體具有低的粘度。具體地,離子液體的80°C下的粘度優(yōu)選 0? 5mPa?s至 1,200mPa?s,更優(yōu)選 0? 7mPa?s至 800mPa?s,并且特別優(yōu)選 1.OmPa?s至 500mPa?s〇
[0120] 當使用具有高的粘度的離子液體時,難以將多糖類原料溶解在離子液體中。如果 多糖類原料不容易溶解,則大量的多糖類原料保持不溶。因此,纖維在紡絲時阻塞,結果,生 產性降低。另外,當混合入纖維時,保持不溶的多糖類原料變?yōu)槔w維的破壞核心。因此,纖 維的品質降低。相對地,當使用具有低的粘度的離子液體時,在將多糖類原料溶解在離子液 體中時,多糖類原料優(yōu)異地滲透進離子液體。因此,多糖類可以容易地溶解在離子液體中。 [0121 ] 在本發(fā)明中,對離子液體的使用量沒有特別限制。然而,在多糖類溶液中的多糖類 原料的濃度優(yōu)選8質量%至30質量%,并且更優(yōu)選10質量%至25質量%。如果多糖類的 濃度太低,則大量的離子液體在固體化的過程中泄露。結果,制造了具有大量的空洞的纖 維,并且不容易獲得韌度。相對地,如果多糖類的濃度太大,則多糖類不能完全溶解。
[0122] 在本發(fā)明中,溶解多糖類原料的液體包含前述離子液體。
[0123] 該液體可以或可能不能包含除了離子液體以外的液體組分。具體地,除了離子液 體以外的液體組分的實例包括有機溶劑。
[0124] 對有機溶劑沒有特別限制,只要其是除了離子液體以外的即可,并且可以考慮其 與離子液體的相容性和粘度等來適當地選擇。
[0125] 有機溶劑優(yōu)選選自由酰胺系溶劑、亞砜系溶劑、腈系溶劑、環(huán)狀醚系溶劑和芳香族 胺系溶劑組成的組的一種以上的溶劑。
[0126] 酰胺系溶劑的實例包括N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、1-甲基-2-吡咯 烷酮和1-乙烯基-2-吡咯烷酮等。
[0127] 亞砜系溶劑的實例包括二甲基亞砜和六亞甲基亞砜等。
[0128] 腈系溶劑的實例包括乙腈、丙腈和苯甲腈等。
[0129] 環(huán)狀醚系溶劑的實例包括1,3-二氧戊環(huán)、四氫呋喃、四氫吡喃、1,3-二噁烷、 1,4-二噁烷、和1,3, 5-三噁烷等。
[0130] 芳香族胺系溶劑的實例包括吡啶等。
[0131]當使用這些有機溶劑時,以質量計,離子液體和有機溶劑之間的混合比優(yōu)選6:1 至0. 1:1,更優(yōu)選5:1至0. 2:1,并且甚至更優(yōu)選4:1至0. 5:1。如果混合比在以上范圍內, 則可以獲得其中多糖類原料容易溶脹的溶劑。
[0132] 對有機溶劑的使用量沒有特別限制。然而,相對于1質量份的多糖類原料,優(yōu)選1 質量份至30質量份,優(yōu)選1質量份至25質量份,并且更優(yōu)選3質量份至20質量份。如果 有機溶劑的使用量在以上范圍內,則可以獲得具有適當的粘度的多糖類溶液。
[0133] 優(yōu)選同時使用前述有機溶劑與離子液體,這是因為多糖類原料的溶解性進一步改 善。
[0134] 在本發(fā)明中,對將多糖類原料溶解在含有離子液體的液體中的方法沒有特別限 制。例如,通過使含有離子液體的液體與多糖類原料接觸并且如果必要將所得物加熱或攪 拌,可以獲得多糖類溶液。
[0135] 對使含有離子液體的液體與多糖類原料接觸的方法沒有特別限制。例如,多糖類 原料可以添加至含有離子液體的液體,或含有離子液體的液體可以添加至纖維素原料。
[0136]當在溶解時進行加熱時,加熱溫度優(yōu)選30°C至200°C,并且更優(yōu)選70°C至180°C。 優(yōu)選進行加熱,這是因為進一步改善多糖類原料的溶解性。
[0137] 對攪拌方法沒有特別限制。含有離子液體的液體和多糖類原料可以通過使用攪拌 器、攪拌葉片或攪拌棒等來機械地攪拌。選擇性地,含有離子液體的液體和多糖類原料可以 封入密閉容器,并且可以振蕩該容器以致攪拌含有離子液體的液體和多糖類原料。另外,含 有離子液體的液體和多糖類原料可以通過使用具有單螺桿或多螺桿的擠出機或混煉機等 來溶解。對攪拌時間沒有特別限制,但優(yōu)選進行攪拌直至多糖類原料溶解。
[0138] 當含有離子液體的液體包含除了離子液體以外的有機溶劑時,有機溶劑和離子液 體可以預先混合在一起。選擇性地,在將離子液體和多糖類原料混合在一起之后,有機溶劑 可以添加至其并且溶解。另外,在將有機溶劑和纖維素原料混合在一起之后,離子液體可以 添加至其并且溶解。
[0139] 以上方法中,通過將有機溶劑和離子液體預先混合在一起來制造液體的方法是優(yōu) 選的。此時,優(yōu)選在70°C至180°C的溫度下加熱約5分鐘至30分鐘的同時攪拌有機溶劑和 離子液體,以致有機溶劑和離子液體均一地混合在一起;并且將它們混合在一起直至含有 離子液體的液體變得均一。
[0140] 通過使以上獲得的多糖類溶液與為除了多糖類溶液以外的液體的固體化液體接 觸,以致使多糖類固體化并且進行干濕式紡絲,多糖類可以紡絲為線。
[0141] 在本發(fā)明中,固體化是指從多糖類溶液中形成纖維(凝固)。凝固是指以下過程: 其中將溶解在離子液體中的多糖類溶液從擠出機的噴嘴以纖維的形式擠出,并且將擠出的 多糖類溶液經過保持由水、有機溶劑和離子液體等構成的液體的槽,以致除去在多糖類中 溶劑化的離子液體,并且將所得物回復為多糖類并且以纖維的形式固體化。
[0142] 對干濕式紡絲的紡絲方法沒有特別限制,并且已知的紡絲方法可以用于將多糖類 紡絲為線。
[0143] 通常,干濕式紡絲是以下方法:通過將已經從紡絲噴嘴噴出為氣體的多糖類溶液 引入保持固體化液體的固體化槽,將多糖類紡絲為線。
[0144] 固體化槽是指保持用于使多糖類固體化的固體化液體的槽。
[0145] 當對多糖類進行干濕式紡絲時,多糖類從纖維的外側起固體化。因此,當沿截面方 向觀察纖維時,纖維內側的結構趨于容易不同于纖維外側的結構(容易形成所謂的皮芯結 構)。纖維內側與纖維外側之間的差別越小,纖維的結構越接近地變?yōu)榫唤Y構。因此,應 力集中不容易在纖維中出現(xiàn),并且可以獲得高的韌度。
[0146] 為了降低纖維內側與纖維外側之間的結構差異,需要控制多糖類的固體化速度。 當固體化速度太高時,纖維的結構變?yōu)槠ば窘Y構,并且當固體化速度太低時,多糖類不完全 地固體化。
[0147] 通過不與為在多糖類溶液中的良溶劑的離子液體但與為不良溶劑的固體化液體 接觸來使多糖類固體化。根據不良溶劑的固體化能力的程度,控制固體化速度。
[0148] 在本發(fā)明中,因為固體化液體包含前述離子液體,可以控制多糖類的固體化速度。 優(yōu)選的是,在多糖類溶液中的離子液體和在固體化液體中的離子液體是相同的化合物。
[0149] 例如,在第一固體化槽中的離子液體的濃度的上限值和下限值如下。此處,"第一 固體化槽"是第一槽。通常,在清洗時,多糖類在很多情況下在第一槽之后經過多個槽。為 了進行清洗和也進行凝固的目的,使用這些槽。例如,第二槽稱為第二固體化槽或稱為第一 清洗槽是微妙的問題。因此,此處,方便起見,將第一槽定義為固體化槽,并且將第二槽定義 為第二固體化槽。將第三槽之后的各槽以相同的方式定義。
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