專利名稱：一種溶劑組合物及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溶劑組合物及其制備方法和用途。
背景技術(shù)：
由于非降解性塑料廢棄物造成環(huán)境污染日益嚴(yán)重，以及石油資源在50年后將逐步枯竭，可再生資源的研究與開發(fā)日益引人注目。植物纖維素是地球最豐富的可再生的有機資源，屬環(huán)境友好高分子材料。纖維素以其卓著的再生速度(1000億噸/年)而越來越受到重視，并可望成為21世紀(jì)的功能材料。然而，在化學(xué)工業(yè)中纖維素遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達到充分利用，主要因為現(xiàn)有工藝中纖維素溶解過程繁雜、成本高且有污染(J.Macromol.Sci.-Rev.Macromol.Chem.，1980，C18(1)，1)。目前90％以上的纖維素產(chǎn)品仍采用傳統(tǒng)粘膠法生產(chǎn)。纖維素在強堿作用下(氫氧化鈉濃度18％)與CS2反應(yīng)生成纖維素黃酸酯，它易溶于堿溶液變成粘膠液。粘膠液經(jīng)熟成后可拉絲或制膜，然后在稀酸溶液中再生，得到粘膠纖維或玻璃紙。由于該法在生產(chǎn)過程中釋放出大量的有毒CS2和H2S氣體，給人類身體健康造成了巨大的傷害，同時也對環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，因此研究和開發(fā)新的纖維素溶劑體系已迫在眉睫。近年，各種有機或無機新溶劑已取得了較大進展，其中有二甲亞砜-氮氧化物(U.S.patent 3236669，1966)，NH3/NH4SCN水溶液(J.Polym.Sci.Polym.Chem.Ed.，1980，18，3469)，Ca(SCN)2/NaSCN水溶液(Polymer J.，1998，30，43；30，49)，ZnCl2水溶液(U.S.Patent 5290349，1994)，三氯乙醛-二甲亞砜-吡啶混合液(Polym.J 1980，12，521)，LiCl/DMAc(U.S.Patent4302252，1981)，N-甲基氧化嗎啉(MMNO)(J.Polym.Sci.Polym.Lett.Ed.1979，17，219)和NaOH水溶液(Japan Patent 1777283，1983)等。MMNO被公認(rèn)為是最有前途的纖維素溶劑。1978年，德國Akzo Nobel公司首先獲得它的纖維素纖維溶劑紡絲法專利，并于1980年獲得生產(chǎn)工藝專利。1989年布魯塞爾國際人造絲及合成纖維標(biāo)準(zhǔn)局(BISFA)把由這類方法制造的纖維素纖維的分類定名為“Lyocell”。此后，國際上用它制備的少量纖維素纖維產(chǎn)品已進入市場，但由于其價格昂貴、紡絲溫度較高，工業(yè)化生產(chǎn)發(fā)展緩慢。此外，已報道纖維素和尿素在高溫下反應(yīng)生成纖維素氨基甲酸酯，纖維素氨基甲酸酯可以直接溶解在稀堿液中得到紡絲液(Finnish Patent 61003；Finnish Patent 62318；U.S.Patent 4404369)，但是必須在較苛刻條件下反應(yīng)生成纖維素氨基甲酸酯，而且還有副產(chǎn)物，因此也沒有應(yīng)用價值。Kamide等人報道了纖維素在2.5molL-1NaOH水溶液中的溶解，但必須采用經(jīng)蒸汽爆破處理過的木漿纖維素(聚合度＜250)，它在4℃左右時可溶解在NaOH水溶液中(U.S.Patent4634470；Polymer J.，1984，12，857；Polymer J.，1988，20，447)。但這一溶劑因受纖維素溶解度限制而缺乏工業(yè)應(yīng)用前景。公開號為CN1318582A的專利申請，主要涉及用4-8％的氫氧化鈉和2-8％的尿素混合水溶液，加入纖維素后在冰箱冷凍條件下，通過冷凍、解凍循環(huán)過程溶解纖維素。但不足之處是纖維素的溶解度不夠高，缺乏大規(guī)模應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是提供一種溶劑組合物及其制備方法和用途，該溶劑組合物可直接快速溶解纖維素，并得到高溶解度的透明的纖維素濃溶液。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種溶劑組合物，其基本組成為5-12wt％的氫氧化鈉，8-20wt％的尿素，其余為水。
上述氫氧化鈉的含量為6.5～10.5wt％，尿素的含量為8.5～15wt％。
本發(fā)明還提供了上述溶劑組合物的制備方法，在上述配比范圍內(nèi)，將氫氧化鈉和尿素混合配成溶劑組合物，或者先將氫氧化鈉配成水溶液，然后加入尿素得到所需的溶劑組合物。
在上述方法中氫氧化鈉和尿素混合后，加水即可得到所需的溶劑組合物。
或者，將氫氧化鈉和尿素分別配成水溶液，然后混合得到所需的溶劑組合物。
本發(fā)明的氫氧化鈉和尿素水溶液可用于直接快速溶解天然纖維素和再生纖維素，由此得到可制備多種纖維素制品(纖維素纖維、膜、無紡布、色譜柱多孔填料、醫(yī)用仿生材料等)的纖維素溶液。
與已有技術(shù)相比較，本發(fā)明的創(chuàng)新如下首次發(fā)明可直接快速溶解纖維素的氫氧化鈉和尿素水溶液溶劑組合物及其制備方法。本發(fā)明涉及的氫氧化鈉和尿素水溶液可直接快速溶解天然纖維素(棉短絨漿、草纖維漿、甘蔗渣漿、軟木漿、硬木漿等)和再生纖維素(無紡布、玻璃紙、粘膠短纖、長絲等)，并可得到高溶解度(溶解度可達100％)的透明的纖維素濃溶液。此方法與粘膠法和纖維素氨基甲酸酯法有著本質(zhì)上的不同，具有原料消耗少、價廉、生產(chǎn)周期短、工藝流程簡單的優(yōu)點。本發(fā)明以天然纖維素為原料，整個過程無化學(xué)反應(yīng)，比傳統(tǒng)的粘膠纖維工藝減少了堿化、老成、磺酸化和熟成等工藝；比纖維素氨基甲酸酯工藝減少了堿化、老成、中和、合成和純化等工藝。此外，所用的尿素?zé)o毒且可回收循環(huán)使用，不污染環(huán)境，因此是一種綠色生產(chǎn)工藝。與Lyocell工藝相比，本發(fā)明新的工藝流程與其有著工藝簡便的相似之處，但明顯價廉的優(yōu)勢，因此有明顯的應(yīng)用前景。
具體實施例方式
以下結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步說明
本發(fā)明的溶劑組合物中的氫氧化鈉也可用其他堿，如氫氧化鋰、氫氧化鉀代替。
權(quán)利要求
1.一種溶劑組合物，其基本組成為5～12wt％的氫氧化鈉，8～20wt％的尿素，其余為水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶劑組合物，其特征是氫氧化鈉的含量為6.5～10.5wt％，尿素的含量為8.5～15wt％。
3.權(quán)利要求1所述溶劑組合物的制備方法，將氫氧化鈉和尿素混合配成溶劑組合物，或者先將氫氧化鈉配成水溶液，然后加入尿素得到所需的溶劑組合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征是氫氧化鈉和尿素混合后，加水得到所需的溶劑組合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征是將氫氧化鈉和尿素分別配成水溶液，然后混合得到所需的溶劑組合物。
6.權(quán)利要求1所述的溶劑組合物用于溶解天然纖維素或再生纖維素。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種溶劑組合物，其基本組成為5－12wt％的氫氧化鈉，8－20wt％的尿素，其余為水。本發(fā)明還提供了上述溶劑組合物的制備方法，在上述配比范圍內(nèi)，將氫氧化鈉和尿素混合配成溶劑組合物，或者先將氫氧化鈉配成水溶液，然后加入尿素得到所需的溶劑組合物。發(fā)明的氫氧化鈉和尿素水溶液可用于直接快速溶解天然纖維素和再生纖維素，并可得到高溶解度(溶解度可達100％)的透明的纖維素濃溶液。
文檔編號C08J3/03GK1482159SQ0312838
公開日2004年3月17日 申請日期2003年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月25日
發(fā)明者張俐娜, 蔡杰, 周金平 申請人:武漢大學(xué)