专利名称：纤维素纺丝原液的制备方法 合成纤维经历了半个世纪的快速发展，目前在产能上已经基本趋于稳定，同时伴随着石油资源紧缺和环保压力增大的现实，天然资源的综合利用越来越受到重视。而纤维素是地球上存在的最丰富的天然高分子，纤维素纤维具有手感柔软，吸湿性、透气性良好，穿着舒适，光泽好，干态强度高，极好的染色性能和可生物降解的优异性能。目前纤维素纤维的生产主要采用氢氧化钠、丙酮、二硫化碳等作为溶剂和助剂，并需要对所用纤维素进行黄化、老成和熟成，又涉及到甲醛、亚硫酸盐、硫酸钠、硫酸和硫酸锌等化学试剂，整个过程不仅工艺流程繁琐，而且会产生大量的废气和废水，又对环境造成严重污染。 最近发展起来的绿色溶剂—-离子液体，可以直接溶解纤维素，因此可以离子液体为溶剂制备纤维素溶液，以水为凝固剂实现纤维素的再生，为纤维素纤维的清洁化生产提供了有益的思路。但是当前已知的采用离子液体为溶剂制备纤维素纺丝原液的方法中，都没有涉及原料制备时纤维素溶解过程中水分的影响。众所周知，纤维素有一定的吸湿性，通常浆粕的含水量约为7～10％，能够溶解纤维素的离子液体都有一定的吸水性，而水分的存在，对溶解度、溶解速率都会产生负面影响，且溶解过程中容易产生凝胶，严重影响纺丝原液的质量和过滤性能，水分的存在在温度升高时还会产生气泡，如果溶解过程是在常压下进行，空气的混入会增加脱泡的难度，且离子液体体系粘度较大，更增加了脱泡的困难。
本发明针对上述存在水分和空气对纺丝原液的影响，提供一种纤维素纺丝原液的制备方法，采用该方法可制备低泡的纤维素纺丝原液，产提高溶解效率，增加溶解度和纺丝原液的稳定性。 将纤维素浆粕与离子液体混合后，进行捏合、溶解，在捏合和溶解过程中采用减压的方式脱除体系中的水分和空气，制备纺丝原液，纺丝原液内纤维素质量百分比为3-30％，溶液中水分含量≤0.1％。 而离子液体可由阳离子和阴离子组成，阳离子包括下列阳离子中的一种 烃基季铵离子 羟乙基烃基季铵离子 烃基锍离子 烃基季磷离子
烃基吡啶离子 烃基吡咯离子 烃基吡唑离子 烃基咪唑离子 其中，R1，R2，R3，R4，R5和R6是H或碳原子数为1-8的烃基，可以相同，也可以不同； 阴离子是Cl-、Br-、CH3COO-、I-、SCN-或HCOO-的一种。
纤维素浆粕是指以木材、竹子、棉短绒、棉杆、棉皮、桑皮、稻草、芦苇、蔗渣、麻材、桔杆等为原料制成的浆粕中的一种或几种，纤维素含量大于或等于85％，聚合度大于或等于200。
纤维素浆粕与离子液体的混合方式可以采用下列方式中的一种一是将纤维素浆粕与离子液体在温度为1℃～70℃下进行混合，然后减压脱除原料中的水分和空气；二是将干燥后的浆粕与脱水的离子液体混合。在混合前也可以将浆粕进行予粉碎，以提高混合效率。
捏合过程采用减压方式，脱除水分和空气，捏合温度为40～90℃。也可采用机械捏合的方式，以加快纤维素在离子液体中的分散速度。
溶解过程中采用减压方式，脱除水分和空气，温度为70～120℃。并且溶解时中以采用搅拌、微波等方式加速溶解。
减压方式中的压力控制为0.001～0.08MPa。在原液制备中，通过降低纤维素与离子液体混合体系表面压力的方式，除去体系中的水分和气体，得到气泡含量低的纤维素纺丝原液。
本发明的有益效果 (1)采用的溶剂为离子液体，无毒无挥发性，有利于环境保护和操作人员的健康，且易于回收； (2)纤维素溶解过程中即脱除水分和气体，溶解更加充分、高效，缩短了工艺流程； (3)溶解过程中没有凝胶的产生，提高溶解效率，增加溶解度和纺丝原液的稳定性，纺丝原液质量得以提高。


，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1 原料竹浆粕，纤维素含量90％，聚合度200； 离子液体，1-羟乙基-3-甲基咪唑氯化物； 将粉碎的竹浆粕与离子液体1-羟乙基-3-甲基咪唑氯化物以3∶7(质量比)的比例在室温下进行混合，在40℃下进行捏合，捏合过程中采用0.08MPa的负压脱除水分和气体，并在70℃下进行溶解，溶解过程中采用0.005MPa的负压脱除水分和空气，得稳定均一的纤维素纤维纺丝原液，所得纺丝原液中水气含量为0.03％。
实施例2 原料干燥木浆粕，纤维素含量92％，聚合度400； 脱水离子液体，1-丁基-3-甲基咪唑氯化物； 将质量百分比为25％的粉碎的干燥木浆粕与质量百分比为75％的脱水离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯化物进行混合，然后在50℃下进行捏合，捏合过程中采用0.06MPa的负压脱除气泡，在80℃下进行溶解，溶解过程中采用0.008MPa的负压脱除气泡，得稳定均一的纤维素纤维纺丝原液，所得纺丝原液中水气含量为0.04％。
实施例3 原料棉浆粕，纤维素含量94％，聚合度500； 离子液体，1-丁基-2-甲基吡唑溴化物； 将质量百分比为20％的粉碎的棉浆粕与质量百分比为80％的离子液体1-丁基-2-甲基吡唑溴化物在40℃下进行混合，然后在60℃下进行捏合，捏合过程中采用0.04MPa的负压脱除水分和空气，在120℃下进行溶解，溶解过程中采用0.01MPa的负压脱除水分和空气，得稳定均一的纤维素纤维纺丝原液，所得纺丝原液中水气含量为0.05％。
实施例4 原料干燥桑皮浆粕，纤维素含量96％，聚合度600； 脱水离子液体，3-甲基-N-丁基吡啶乙酸盐； 将质量百分比为18％的粉碎的干燥桑皮浆粕与质量百分比为82％的脱水离子液体3-甲基-N-丁基吡啶乙酸盐进行混合，然后在70℃下进行捏合，捏合过程中采用0.025MPa的负压脱除水分和空气，在100℃下进行溶解，溶解过程中采用0.005MPa的负压脱除水分和空气，得稳定均一的纤维素纤维纺丝原液，所得纺丝原液中水气含量为0.06％。
实施例5 原料稻草浆粕，纤维素含量98％，聚合度700； 离子液体，苄基二甲基十四烷基铵甲酸盐； 将质量百分比为15％的粉碎的稻草浆粕与质量百分比为85％的离子液体苄基二甲基十四烷基铵甲酸盐在50℃下进行混合，然后在90℃下进行捏合，捏合过程中采用0.07MPa的负压脱除水分和空气，在120℃下进行溶解，溶解过程中采用0.009MPa的负压脱除水分和空气，得稳定均一的纤维素纤维纺丝原液，所得纺丝原液中水气含量为0.07％。
实施例6 原料干燥苇浆粕，纤维素含量97％，聚合度800； 脱水离子液体，三甲基丁基磷硫氰酸盐； 将质量百分比为10％的粉碎的干燥苇浆粕与质量百分比为90％的脱水离子液体三甲基丁基磷硫氰酸盐进行混合，然后在90℃下进行捏合，捏合过程中采用0.018MPa的负压脱除水分和空气，在100℃下进行溶解，溶解过程中采用0.008MPa的负压脱除水分和空气，得稳定均一的纤维素纤维纺丝原液，所得纺丝原液中水气含量为0.08％。
实施例7 原料蔗渣浆粕，纤维素含量99％，聚合度900； 离子液体，三丁基锍碘化物； 将质量百分比为5％的粉碎的蔗渣浆粕与质量百分比为95％的离子液体三丁基锍碘化物在70℃下进行混合，在75℃下进行捏合，捏合过程中使用0.05MPa的负压脱除水分和空气，在110℃下进行溶解，溶解过程中使用0.008MPa的负压脱除水分和空气，得稳定均一的纤维素纤维纺丝原液，所得纺丝原液中水分含量为0.09％。
实施例8 原料干燥麻浆粕，纤维素含量95％，聚合度1000； 脱水离子液体，N，N’-二甲基吡咯甲酸盐； 将质量百分比为3％的粉碎的干燥麻浆粕与质量百分比为97％的脱水离子液体N，N’-二甲基吡咯甲酸盐进行混合，然后在90℃下进行捏合，捏合过程中采用0.08MPa的负压除水分和空气，在90℃下进行溶解，溶解过程中采用0.01MPa的负压脱除水分和空气，得稳定均一的纤维素纤维纺丝原液，所得纺丝原液中水分含量为0.1％。


本发明公开了一种纤维素纺丝原液的制备方法，主要包括，将纤维素浆粕与离子液体混合后，进行捏合、溶解，在捏合和溶解过程中采用减压的方式脱除体系中的水分和空气，制备稳定均一的纤维素纤维纺丝原液。该方法采用的溶剂无毒、无挥发性且易于回收；该方法将溶解、脱泡的工艺结合为一体，提高了生产效率和纺丝液的稳定性。