一種紙纖維素黏膠液制備方法
【專利摘要】本發明公開一種由廢紙制纖維素黏膠液方法，屬于天然高分子領域，具體包括以下步驟：S1初始紙纖維素原料制備；S2 對所述初始紙纖維素原料，用稀硫酸對其進行降解處理；之后，對其進行過濾、曝曬、老化和研磨處理，得到低聚合度紙纖維素原料；S3 將所述低聚合度紙纖維素原料于室溫溶于NaOH/NH2CSNH2混合水溶液中，或將其溶于低溫NaOH/NH2CNNH2混合水溶液中，得到紙纖維素黏膠液。該黏膠液可被用于生產再生纖維。本發明所提供一種以廢紙為原料制纖維素黏膠液方法，可被用以實現對廢紙高效、高值化利用，及同比降低再生纖維生產成本。其操作條件溫和，常壓、室溫、不涉及易揮發劇毒物等。
【專利說明】
一種紙纖維素黏膠液制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種黏膠液制備方法，特別涉及一種紙纖維素黏膠液制備方法。該技術屬于天然高分子領域，也屬于農、林業、化工、環境工程領域。
【背景技術】
[0002]長期以來，CS2被用以制備纖維素黏膠液。其纖維素原料多來自木漿柏。在反應前，要用NaOH水溶液對天然纖維素進行堿化處理。之后，使CS2與堿纖維素發生磺化反應。最后，將該磺化產物溶于堿液得黏膠液。然而，該技術存在工藝復雜、冗長，投資巨大，能耗大等缺點。尤其，CS2易揮發、有毒，嚴重危害人體健康，污染環境。在發達國家，該法已逐漸被取締。
[0003]值得關注的是，近幾年有披露以堿金屬氫氧化物(NaOH或L1H)/NH2CNNH2或(和)NH2CSNH2/H20為溶劑制備再生纖維方法。其中，通過專利CN1482159 A，研究者闡述了用低溫5?12wt.%NaOH和8?20wt.^NH2CNNH2混合水溶液在快速攪拌下直接溶解纖維素；通過專利CN 1702201 A，研究者披露了將6?8wt.%NaOH和10?20wt.^NH2CNNH2混合水溶液預冷至-15?-8°C，然后，在室溫、高速攪拌下用其直接溶解粘均分子量低于1.5X 15的纖維素而得纖維素溶液；通過專利CN 1699442 A，研究者揭示了以6?12wt.%Na0H/3?8wt.%NH2CSNH2/I?15wt.%NH2CNNH2混合水溶液為溶劑溶解纖維素方法;通過專利CN 101429682A，研究者闡釋了將纖維素溶于被預冷至_12°C?_8°C含7?1wt.%Na0H、4.5?7wt.%NH2CSNH2、I?1wt.%NH2CNNH2、73 %?87.5wt.%水的混合溶液中得纖維素溶液(纖維素2?12wt.%);通過專利CN 102443868 A，研究者表述了一種以堿金屬氫氧化物/NH2CNNH2/水體系、堿金屬氫氧化物/NH2CSNH2/水體系或堿金屬氫氧化物/NH2CNNH2/NH2CSNH2/水體系為溶劑，使其與纖維素原料在連續溶解-脫泡設備中混合來制備紡絲原液技術。
[0004]一個改進再生纖維生產工藝，即改用低溫堿(NaOH或Li0H)/NH2⑶NH2或(和)NH2CSNH2/水為纖維素溶劑，有溶劑價廉、易得、無毒，纖維素可被快速溶解，并無衍生化，為直接溶解，其溶解、紡絲溫度低，工藝流程簡單，生產周期短，溶劑易被循環使用而環境友好，再生纖維硫含量低(黏膠纖維含硫量10g/kg)等優點。因此，它是一種低成本、“綠色”技術。
[0005]然而，上述專利技術存在以下不足:
[0006](I)所用纖維素原料來自木漿柏。這無疑“沖擊”造紙原料供應。隨經濟發展，木質纖維素資源變得愈加緊缺，拓寬制備纖維素黏膠液原料來源，顯得更加重要。在生活中，廢紙是困擾人們的污染源之一，常被焚燒和填埋等。這既浪費資源又污染環境。加強對廢紙二次纖維回用，不僅可有效減輕木質纖維素資源緊缺影響，還利于環保和可持續發展。
[0007](2)需冷凍處理，至-10°C左右，能耗較高。
【發明內容】
[0008]本發明目的在于克服現有纖維素黏膠液制備技術中纖維素原料單一和高能耗缺點，提供一種更高效紙纖維素黏膠液制備方法。其特點是:以廢紙天然纖維素替代木漿柏纖維素，可實現對廢紙高值化利用，也有助于降低再生纖維生產成本，還有過程安全、環保和常壓、室溫操作而能耗低等優點。所制纖維素黏膠液可被用來紡絲。
[0009]為實現上述目的，本發明提供以下技術方案，一種紙纖維素黏膠液制備方法，包括以下步驟:
[0010]SI首先，用水浸泡廢紙并將其打碎;然后，用水，以多次強力攪拌洗滌、抽濾方法，洗除碎紙中水溶性化學添加劑;最后，將其自然晾干得初始紙纖維素原料；
[0011 ] S2對所述初始紙纖維素原料，用稀硫酸對其進行降解處理;之后，對其進行過濾、曝曬、老化和研磨處理，得到低聚合度紙纖維素原料；
[0012]S3將所述低聚合度紙纖維素原料于室溫溶于NaOH/NH2CSNH2混合水溶液中，或將其溶于低溫NaOH/NH2CNNH2混合水溶液中，得到紙纖維素黏膠液。
[0013]紙中原始纖維素聚合度較大，約600，難溶于常用溶劑。因此，要對其進行適度酸預水解處理，降低其聚合度，提高其在一些目標溶劑中溶解度，以高效制備出紙纖維素黏膠液。
[0014]進一步地，在步驟S2中所述以稀硫酸降解初始紙纖維素原料方法為，于室溫，以稀硫酸浸泡初始紙纖維素原料I?2天。
[0015]進一步地，在步驟S2中所述稀硫酸濃度為4?20wt.% 0
[0016]進一步地，在步驟S2中所述稀硫酸濃度為6?1wt.% ο
[0017]進一步地，在步驟S3中所述NaOH/NH2CSNH2混合水溶液組成為10?15wt.%NaOH，8?12wt.% NH2CSNH2，其余為水。
[0018]進一步地，在步驟S3中所述NaOH/NH2CNNH2混合水溶液組成為10?15wt.%NaOH，8?12wt.% NH2CNNH2，其余為水。
[0019]進一步地，在步驟S3中所述混合水溶液與所述紙纖維素質量比為10:1?20:1。
[0020]進一步地，在步驟S3中所述NaOH/NH2CNNH2混合水溶液被預冷凍至-16?-10°C。
[0021]與現有技術相比，本發明有益效果:
[0022]I本發明所提供一種以廢紙為原料制備纖維素黏膠液方法，可被用以實現對廢紙高效、高值化利用，及同比降低再生纖維生產成本。其操作條件溫和，常壓、室溫、不涉及易揮發劇毒物等。所制紙纖維素黏膠液可被用于制備再生纖維。
[0023]2本發明所提供一種紙纖維素黏膠液制備方法，所需條件溫和、操作便捷、安全、環保，所用原料價廉、易得，是一種經濟、綠色、節能工藝，符合國家“節能、減排”發展要求。
[0024]3本發明所提供一種紙纖維素黏膠液制備方法要點為，采用一定濃度稀硫酸對原始紙纖維素進行適度酸預水解處理。它不同于目前直接將木漿柏纖維素溶于某溶劑技術，而是，首先，適當降低原始紙纖維素聚合度，解決了原始紙纖維素于室溫難溶于一般溶劑問題。采用本技術可極大拓寬現有天然纖維素黏膠液制備技術應用范圍。
【附圖說明】
[0025]圖1為由廢紙制纖維素黏膠液流程簡圖。
[0026]圖2為初始紙纖維素原料外觀圖。
[0027]圖3為依本發明實施例5法所制紙纖維素黏膠液外觀圖。
[0028]圖4為依本發明實施例6法所制紙纖維素黏膠液外觀圖。
[0029]圖5為依本發明實施例6法所制紙纖維素黏膠液為原料所制再生纖維外觀圖1。
[0030]圖6為依本發明實施例6法所制紙纖維素黏膠液為原料所制再生纖維外觀圖2。
【具體實施方式】
[0031]下面，結合一些具體實施例對本發明作進一步詳述。注意，不應將此理解為本發明上述主題范圍僅限于以下實施例，凡基于本
【發明內容】
所實現技術均屬于本發明范圍。
[0032]本發明提供了一種紙纖維素黏膠液制備方法，解決了原始紙纖維素難被一些溶劑直接溶解問題。在天然紙纖維素分子結構中有大量羥基，并存在著大量分子內、分子間氫鍵。通常，這些天然分子聚集而呈現不同水平結晶性原纖結構。大部分活性羥基被封閉在晶區內。具體體現為，由于紙纖維素聚合度過高而難溶于一般無機、有機、混合溶劑。用稀硫酸浸漬紙纖維素，可將雜質溶出，使紙纖維素分子中氫鍵受到破壞，提高紙纖維素反應活性。被酸水解后，紙纖維素聚合度有一定程度下降。然而，其分子量仍較大，仍難被一些溶劑溶解。為繼續降低其聚合度，使其在空氣中曝曬、降聚。最終，使其聚合度降至紙纖維素黏膠液制備工藝要求。此外，研磨目的是使紙纖維素成細小、松散肩狀、甚至粉狀，增大其比表面積，強化其反應均一性、活性，利于后續被某混合溶劑溶解。
[0033]實施例1
[0034]—種紙纖維素黏膠液制備方法，包括以下步驟:SI首先，用水浸泡廢紙并將其打碎;然后，用水，對其進行多次強力攪拌洗滌、抽濾處理;最后，將其自然晾干得初始紙纖維素原料;S2用8.0wt.%稀硫酸浸泡初始紙纖維素原料10h。之后，對其進行過濾、曝曬、老化和研磨處理，得到低聚合度紙纖維素原料;S3將30g 13.6wt.%Na0H/9.0wt.^NH2CNNH2混合水溶液預冷至_16°C。然后，立即將此混合水溶液倒入2.1g紙纖維素中。最后，在室溫，強力攪拌5min后，紙纖維素被溶解得纖維素黏膠液。
[0035]實施例2
[0036]按實施例1法制備紙纖維素原料。不同之處為，在酸預水解過程，改用9.0wt.%稀硫酸。將15g 10.6wt.%Na0H/5.8wt.^NH2CNNH2混合水溶液預冷至-16°C。然后，立即將此混合水溶液倒入1.2g紙纖維素中。最后，在室溫，強力攪拌5min后，紙纖維素被溶解得纖維素黏膠液。
[0037]實施例3
[0038]按實施例1法制備紙纖維素原料。不同之處為，在酸預水解過程，改用10.0wt.%稀硫酸。將40g 13.5wt.%NaOH/9.4wt.^NH2CNNH2混合水溶液預冷至-16°C。然后，立即將此混合水溶液倒入3.1g紙纖維素中。最后，在室溫，強力攪拌5min后，紙纖維素被溶解得纖維素黏膠液。
[0039]實施例4
[0040]按實施例1法制備紙纖維素原料。不同之處為，在酸預水解過程，改用11.0wt.%稀硫酸。將50g 15wt.%Na0H/10wt.^NH2CNNH2混合水溶液預冷至-16°C。然后，立即將此混合水溶液倒入3.2g紙纖維素中。最后，在室溫，強力攪拌5min后，紙纖維素被溶解得纖維素黏膠液。
[0041 ] 實施例5
[0042]按實施例1法制備紙纖維素原料。不同之處為，在酸預水解過程，改用12.0wt.%稀硫酸。將10g 12wt.%NaOH/8wt.^NH2CNNH2混合水溶液預冷至-16°c。然后，立即將此混合水溶液倒入6.4g紙纖維素中。最后，在室溫，強力攪拌5min后，紙纖維素被溶解得纖維素黏膠液。
[0043]實施例6
[0044]按實施例1法制備紙纖維素原料。在酸預水解過程，依然用8.0wt.%稀硫酸。將室溫下35g 14.5wt.%Na0H/8.2wt.^NH2CSNH2混合水溶液倒入2.4g紙纖維素中。最后，在室溫，強力攪拌5min后，紙纖維素被溶解得纖維素黏膠液。
[0045]實施例7
[0046]按實施例1法制備紙纖維素原料。不同之處為，在酸預水解過程，改用9.0wt.%稀硫酸。將室溫下50g 12.lwt.%NaOH/7.9wt.%NH2CSNH2混合水溶液倒入3.5g紙纖維素中。最后，在室溫，強力攪拌5min后，紙纖維素被溶解得纖維素黏膠液。
[0047]實施例8
[0048]按實施例1法制備紙纖維素原料。不同之處為，在酸預水解過程，改用10.0wt.%稀硫酸。將室溫下10g 13.5wt.%Na0H/6.8wt.^NH2CSNH2混合水溶液倒入6.8g紙纖維素中。最后，在室溫，強力攪拌5min后，紙纖維素被溶解得纖維素黏膠液。
[0049]對比例I
[0050]按實施例1法制備紙纖維素原料。不同之處為，未對原始紙纖維素進行酸預水解處理。將室溫下50g 12.1wt.%Na0H/7.9wt.^NH2CSNH2混合水溶液倒入3.5g紙纖維素中。最后，在室溫，強力攪拌15min后，紙纖維素仍難被溶解。
[0051 ] 對比例2
[0052]按實施例1法制備紙纖維素原料。不同之處為，未對原始紙纖維素進行酸預水解處理。將室溫下50g 13.5wt.%Na0H/6.8wt.^NH2CSNH2混合水溶液倒入3.5g紙纖維素中。最后，在室溫，強力攪拌30min后，紙纖維素仍難被溶解。
[0053]實施例9
[0054]將依本發明實施例6法所制紙纖維素黏膠液用注射器注入一種紡絲浴中得再生纖維。該紡絲浴組成未在此被公開。
[0055]由附圖6可看出，依本發明實施例6法所制紙纖維素黏膠液經紡絲所得再生纖維，外觀光潔。經初步驗證知，該再生纖維有較好強度、韌性及疏水性。
【主權項】
1.一種紙纖維素黏膠液制備方法，其特征在于，包括以下步驟: Si首先，用水浸泡廢紙并將其打碎;然后，用水，以多次強力攪拌洗滌、抽濾方法，洗除碎紙中水溶性化學添加劑;最后，將其自然晾干得初始紙纖維素原料； S2對所述初始紙纖維素原料，用稀硫酸對其進行降解處理；之后，對其進行過濾、曝曬、老化和研磨處理，得到低聚合度紙纖維素原料； S3將所述低聚合度紙纖維素原料于室溫溶于NaOH/NH2CSNH2混合水溶液中，或將其溶于低溫NaOH/NH2CNNH2混合水溶液中，得到紙纖維素黏膠液。2.根據權利要求1所述一種紙纖維素黏膠液制備方法，其特征在于，在步驟S2中所述以稀硫酸降解初始紙纖維素原料方法為，于室溫，以稀硫酸浸泡初始紙纖維素原料I?2天。3.根據權利要求1或2所述一種紙纖維素黏膠液制備方法，其特征在于，在步驟S2中所述稀硫酸濃度為4?20 wt.%。4.根據權利要求3所述一種紙纖維素黏膠液制備方法，其特征在于，在步驟S2中所述稀硫酸濃度為6?10 wt.%。5.根據權利要求1所述一種紙纖維素黏膠液制備方法，其特征在于，在步驟S3中所述NaOH/NH2CSNH2混合水溶液組成為 10?15 wt.% NaOH，8?12 wt.% NH2CSNH2，其余為水。6.根據權利要求1所述一種紙纖維素黏膠液制備方法，其特征在于，在步驟S3中所述NaOH/NH2CNNH2混合水溶液組成為 10?15 wt.% NaOH，8?12 wt.% NH2CNNH2，其余為水。7.根據權利要求1所述一種紙纖維素黏膠液制備方法，其特征在于，在步驟S3中所述混合水溶液與所述紙纖維素質量比為10:1?20: I。8.根據權利要求1所述一種紙纖維素黏膠液制備方法，其特征在于，在步驟S3中所述NaOH/NH2CNNH2混合水溶液被預冷凍至-16?-10 °C。
【文檔編號】D01F2/08GK105862483SQ201610260202
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月25日
【發明人】何杰, 馬力, 袁紅
【申請人】北方民族大學