[发明专利]使用N-甲基吗啉-N-氧化物的均质纤维素溶液的制备方法

说明书

提供纤维素溶液的制备方法，其包括以下步骤：(a)制备纤维素粉末；(b)将液态氧化叔胺溶剂注入到挤出机内；(c)将在所述步骤(a)中获得的纤维素粉末供应到挤出机中，使得纤维素粉末在通过所述步骤(b)供应的液态氧化叔胺溶剂中溶胀，从而生成糊剂；(d)使在所述步骤(c)中生成的糊剂在三螺杆挤出机内的溶胀区间溶解；(e)对在所述步骤(d)中获得的溶液进行脱气。

技术领域

本发明涉及能够用于制备纤维素纤维或薄膜的高均质溶液的制备方法。更详细涉及在三螺杆挤出机内，将纤维素粉末直接溶解在液态N-甲基吗啉-N-氧化物(N-methylmorpholine-N-oxide，NMMO)中，以制备高均质的纤维素溶液的方法。

背景技术

在这里，提供背景技术，但并非意味着这些是公知技术。

Graenacher等在美国专利第2,179,181号中首次公开了在氧化叔胺溶剂中制备纤维素溶液的方法。随后，更加有效且经济的方法被陆续提出。

美国专利第4,142,913号、美国专利第4,144,080号、美国专利第4,196,282号以及美国专利第4,246,221号公开了如下方法：在由于较高的含水量而无法溶解纤维素的，含水量为22重量％以上的氧化叔胺水溶液中，使纤维素溶胀后，从生成的淤浆(Slurry)中蒸馏、去除过量的水，并使纤维素溶解。这些方法是在减压下实施蒸馏，耗时长，具有在蒸馏时由于溶剂和纤维素的热解而引起溶液变色的倾向。因此，这些方法整体上复杂，耗时长，耗能高。

另外，作为减压蒸馏器，Quigley使用了国际公开第WO 94/06530号中公开过的薄膜蒸馏器。但是，如此获得的高粘度纤维素淤浆无法被有效地浓缩，并由于减压蒸馏而不可避免地使用复杂的装备。因此，这些方法具有生产性低且采用复杂的工艺及设备的缺点。

美国专利第4,211,574号公开了另一种制备纤维素溶液的方法。具体来说，在不足以溶解纤维素的，含水量为5％至15％的氧化叔胺溶液中，在85至95℃下，浸渍浆粕片材(pulp sheet)，以使其溶胀后，不经过浓缩过程，通过直接搅拌和加热，制备纤维素溶液。

但是，氧化叔胺(Tertiary amine oxide)溶剂只能使浆粕片材的表面一部分溶胀，因此在片材表面形成薄膜，而这种薄膜将阻止氧化叔胺溶剂渗透到浆粕片材内部，导致溶液中的纤维素以未溶解的状态残留。当片材表面形成薄膜时，即使强力搅拌或加热，也不能获得高均质的溶液，因此这种方法存在着不能制备高均质的纤维素溶液的缺点。

美国专利第4,416,698号公开了如下方法：将纤维素粉末与固态NMMO((N-methylmorpholine-N-Oxide)单纯地混合后，将其在挤出装置内溶解，从而制备纤维素溶液。但是，尤其是大量使用两种粉末成分时，得不到充分均匀的混合物，导致纤维素粉末中的一部分在所生成的溶液中以未溶解的状态残留。所以这个方法不适合产业化及大量生产。

作为在氧化叔胺中制备纤维素溶液的方法，到目前为止，在专利文献中提及的方法可分成如下三种类型：在氧化胺溶液中含有过量的水并利用减压蒸馏的第一类型(参考图1)；在氧化胺溶液中，利用纤维素浆粕片材与单螺杆挤出机或双螺杆挤出机的第二类型(参考图2)；以及将纤维素与氧化胺粉末混合的第三类型(参考图3)。

如上所述，在先技术的方法存在的问题在于，由于复杂的工艺，主要是减压蒸馏工艺而要求复杂的设备，并由于溶液中高浓度的NMMO而均质度令人不满意。

在先技术文献

专利文献

1.美国专利第2,179,181号

2.国际公开第WO94/06530号

3.美国专利第4,416,698号

发明内容

技术问题