[发明专利]一种溶解纤维素的方法

说明书

一种溶解纤维素的方法，属于纤维素溶解技术领域，可解决现有溶解纤维素的方法能耗大、成本高、溶解度低的问题，该方法以季铵碱的水溶液和胺类物质为原料，先将5 wt%‑80 wt%的胺类物质与纤维素在常温下混合均匀，然后加入季铵碱的水溶液，在一定温度下静置或搅拌可得到纤维素含量为2 wt%‑20 wt%的纤维素溶液。该方法所用到的原料价格低廉，溶解度高且溶解速度快，得到的纤维素溶液稳定性良好。

技术领域

本发明属于纤维素溶解技术领域，具体涉及一种溶解纤维素的方法。

背景技术

纤维素是自然界中最丰富的可再生资源，主要来源于木材、甘蔗渣、秸秆、棉花、竹子以及亚麻等硬皮植物和深海背囊纲动物，同时也是一种环境友好型的材料，充分利用可以很好的保护环境，而且纤维素是取之不尽，用之不竭的，因此它有望成为化石燃料的替代品。纤维素的功能性应用较为广泛，在水处理、生物医药、电化学以及催化等方面都有着较为良好的应用前景。目前现有的部分溶解纤维素的方法能耗大，成本高，溶解度低。

发明内容

本发明针对现有溶解纤维素的方法能耗大、成本高、溶解度低的问题，提供一种溶解纤维素的方法，该方法能耗低，溶解时间短，溶解度高。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种溶解纤维素的方法，包括如下步骤：

将纤维素与胺类物质在常温下混合，然后加入季铵碱的水溶液，在5-90℃条件下，静置或搅拌制得纤维素溶液，制得的纤维素溶液中纤维素的含量为3 wt%-20 wt%。

进一步地，所述胺类物质包括伯胺、仲胺和叔胺中的任意一种。

所述胺类物质包括环丙胺、正丙胺、乙二胺、1,2-丙二胺、1,3-丙二胺、1,4-丁二胺、N-乙基乙二胺、N,N-二甲基乙二胺、N,N’-二甲基乙二胺、N,N,N-三甲基乙二胺、四甲基乙二胺和二乙烯三胺中的任意一种。

进一步地，所述季铵碱的水溶液包括四甲基氢氧化铵的水溶液、四乙基氢氧化铵的水溶液、四丙基氢氧化铵的水溶液以及四丁基氢氧化铵的水溶液中的任意一种。

进一步地，所述胺类物质的含量为5 wt%-80 wt%，其余为季铵碱的水溶液。

进一步地，所述纤维素的溶解时间为0.5h-48h。

进一步地，所述纤维素的聚合度为15-3000。

本发明的机理如下：

在季铵碱水溶液与胺类体系中，胺类物质与OH^-能够进入纤维素结晶区内部破坏纤维素内部的氢键网络，并形成新的氢键网络结构。纤维素的亲水端与水结合，疏水端与季铵碱阳离子结合，从而使得纤维素能够更好的溶解在该体系内。

本发明所得的纤维素溶液的溶解度较高，稳定性良好，在常温下静置数天仍可以保持较好的稳定性。

与已有技术相比较，本发明的创新如下：

1. 纤维素的溶解过程简单易操作，原料廉价易得，而且溶解聚合度较低的纤维素只需要在室温条件下进行，对温度的适应范围宽，相对于其他溶解技术所需要的能耗低、成本低；

2. 纤维素溶液中纤维素的含量可达到20 wt%，溶解度高，可以在室温条件下进行长时间的存放；

3. 该体系可以溶解的纤维素聚合度范围较广，对纤维素原料的适应性强。

附图说明

图1是本发明实施例1所制备的纤维素溶液在物镜为20倍的徕卡偏光显微镜下拍摄的图像（20μm）。

图2是本发明实施例2所制备的纤维素溶液在物镜为20倍的徕卡偏光显微镜下拍摄的图像（20μm）。

图3是本发明实施例3所制备的纤维素溶液在物镜为20倍的徕卡偏光显微镜下拍摄的图像（20μm）。