[发明专利]制备纤维素复合成型体中纺丝溶液的稳定方法

说明书

本申请涉及用于用以通过Lyocell方法制备具有改进性能的纤维素复合成型体的纺丝溶液的稳定方法，以及根据该方法制得的成型体本身。

从US-A 2179181中可知用作纤维素溶剂的氧化叔胺。这些氧化胺是非常热不稳定的。例如，N-甲基吗啉-N-氧化物分解成N-甲基吗啉、吗啉、N-甲酰基吗啉、甲醛和CO₂。通过重金属离子会进一步降低稳定性，例如铁或铜(Ferris等，J.Org.Chem.，33，第3493页(1968)、Taeger等，Formeln，Faserstoffe，Fertigware，4，第14-22页(1985))。但由于所用的原料和设备构造的原因，金属离子还不能被除去。

通过预设的条件在90-130℃下制备并使氧化胺纤维素溶液成型无法避免风险，即，会发生不可控的放热反应，其由添加剂和反应产品和环境条件决定。绝热条件下以足够大的体积进行的并会导致热量累积的操作是非常危险的。热量累积在局部导致氧化胺完全降解，纤维素部分降解和部分气态的反应产物。该结果会使压力不可控地增大，这会破坏设备。

当混入用来改变成型体性能的添加剂时，稳定性会改变。因此，制备离子交换纤维时，弱酸性的离子交换剂被加入到纺丝溶液中(DE-A10315749)。该溶液的热稳定性显然比未改性的溶液低。在用活性炭改性的纤维的制备中也做了类似的观察(DE-A 10053359)。

如果溶剂循环回收，除了工艺过程的风险，氧化胺的增加的热不稳定性还包括经济上的弊端。除了氧化胺的降解，纤维素的降解，也对成型体的性能起负作用。

DD-A 158656、218104和0229708、DE-A 3034685、EP-A 0111518和0670917以及WO 95/23827各自建议为了稳定纺丝溶液而加入添加剂。这些稳定方案仅仅涉及那些不包含其它用以成型体改性的添加剂的纺丝溶液。

DE-A 10331342披露了一种稳定纺丝溶液的构思，其除了氧化胺和纤维素外，包含用于待形成成型体的功能性添加剂。

GB-A 374356披露了向纤维素衍生物(醚、酯)的可成型纺丝溶液中计量加入合适地预处理过的添加剂(颜料)，随后均匀化并成型。

DE-A 10140772公开了一种在采用得自Lyocell-方法的纤维素成型体的情形下除去重金属的方法。用于制备成型体的氧化胺/纤维素溶液包含吸收重金属的添加剂。这些材料尤其来自海生植物或海生动物，例如来自蟹、贝、螯虾、小虾的壳。当该材料特别敏感时，可直接通过注射点将其直接在纺丝喷嘴或挤压工具之前导入。

迄今的溶液方案不足以使关键添加剂，例如来自天然产物的活性炭、炭黑和铁酸盐能够在可控条件下安全而经济地成型纺丝溶液。

因此，本发明的目标是提供一种方法，该方法不仅能将那些对纺丝工艺起负作用的活性材料，而且还能将纺丝溶液中不稳定的材料结合到纤维素成型体中。其中在成型溶液或纺丝溶液中出现的热量累积风险将降到最低。与此同时，还可以纺织足够高聚合度的纤维素成型体，其具有优良的功能性。最后，氧化胺的降解度将被保持在最小。

已经发现该目标通过稳定纺丝溶液的方法达成，该纺丝溶液用于根据Lyocell-方法制备具有改进性能的纤维素功能颗粒复合成型体，其特征是将对该方法起负作用或使其不稳定的活性颗粒在低于80℃下在独立的贮藏容器里悬浮于氧化胺中，稳定、贮藏该悬浮液并和纤维素纺丝溶液汇合并且随后成型为成型体。

所用的氧化胺优选N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)，其任选地含水。

优选地，来自贮藏容器的活性颗粒在氧化胺中的悬浮液通过可加热管道和连续输送活性悬浮液的器件导入连续湍流地、和另外的粘性物流、尤其是纤维素于氧化胺中的溶液混合的过程。接着该悬浮液通过用于成型的模体(Modul)。

在一个优选的实施方案中，活性颗粒的悬浮液用含水量最大为25％的N-甲基吗啉-N-氧化物制备。