离子液体溶剂法制备再生纤维素纤维

离子液体是纤维素的有效溶剂,可以实现快速溶解。以离子液体生产的再生纤维素纤维较多地保留了纤维素的天然特性,易于生物降解,产品性能优于传统的粘胶工艺。介绍了离子液体的物性、作为纤维素溶剂的优点、对纤维素的溶解机理、纺丝原液制备及纺丝工艺。     

纤维素在离子液体中的溶解及应用进展

综述了离子液体对纤维素的溶解作用及其应用,主要包括溶解现象、溶解机制以及溶解和再生前后纤维素化学物理结构的变化,并简述了现阶段离子液体在纤维素纺丝领域的应用进展。     

离子液体再生纤维素纤维工艺技术试验研究

介绍了纤维素在离子液体中的溶解与纤维成形机理和纤维素/离子液体溶体的制备,以及不同纤维素浓度、凝固浴浓度、凝固浴温度、拉伸比等条件的纺丝试验,对成形纤维的物理机械性能、截面形态进行了测试分析。纤维素/离子液体溶体的纺丝试验表明,采用干喷湿纺技术,以离子液体/水为凝固浴体系,成形纤维具有较高的强度。     

离子液体在静电纺丝中的应用

概述了室温离子液体的特性;介绍了离子液体在静电纺丝及其他方面的应用,详述了纤维素和聚间苯二甲酰间苯二胺的离子液体的静电纺丝;指出离子液体将成为静电纺丝非常重要的溶剂,开发能够溶解各种高聚物的离子液体,探索其溶解的高聚物的静电纺丝条件是今后的研究方向。     

离子液体法再生纤维素纤维制造技术及发展趋势

首先概述了再生纤维素纤维制造技术的发展历史,总结了以天然纤维素为原料的黏胶纤维、Lyocell纤维和离子液体纤维（Ioncell）及其技术发展现状。重点介绍了这三种再生纤维素纤维的性能、应用领域及市场前景,并比较了其生产工艺,包括纺丝原液的制备、纺丝工艺、溶剂回收等。与黏胶纤维相比,Lyocell 纤维和Ioncell纤维在溶解纤维素及干喷湿纺纺丝方面具有独特的优势。进一步对该类技术的重点和难点,如纺丝原液的连续制备和溶剂的高效回收进行了分析。与Lyocell纤维使用的NMMO溶剂相比,Ioncell纤维使用的离子液体具有离子液体可设计等优点,可根据纤维素原料的不同来源,设计合成对纤维素具有更好的溶解能力而无降解特征且环境友好的离子液体溶剂,同时对温度、金属离子具有很好的稳定性,为发展新一代纤维素绿色制造技术提供了新途径。另外,对Ioncell纤维存在的问题也进行了详细的分析,提出了未来拟开展的重点研究方向和拟解决的关键难题。     

离子液体法再生纤维素纤维制造技术及发展趋势

首先概述了再生纤维素纤维制造技术的发展历史,总结了以天然纤维素为原料的黏胶纤维、Lyocell纤维和离子液体纤维(Ioncell)及其技术发展现状。重点介绍了这三种再生纤维素纤维的性能、应用领域及市场前景,并比较了其生产工艺,包括纺丝原液的制备、纺丝工艺、溶剂回收等。与黏胶纤维相比,Lyocell纤维和Ioncell纤维在溶解纤维素及干喷湿纺纺丝方面具有独特的优势。进一步对该类技术的重点和难点,如纺丝原液的连续制备和溶剂的高效回收进行了分析。与Lyocell纤维使用的NMMO溶剂相比,Ioncell纤维使用的离子液体具有离子液体可设计等优点,可根据纤维素原料的不同来源,设计合成对纤维素具有更好的溶解能力而无降解特征且环境友好的离子液体溶剂,同时对温度、金属离子具有很好的稳定性,为发展新一代纤维素绿色制造技术提供了新途径。另外,对Ioncell纤维存在的问题也进行了详细的分析,提出了未来拟开展的重点研究方向和拟解决的关键难题。     

聚丙烯腈/离子液体体系研究进展

综述了丙烯腈(AN)在离子液体中的均聚共聚、聚丙烯腈(PAN)在离子液体中的溶解机理、溶液特性以及纺丝成形的研究进展。指出以离子液体为溶剂的AN均聚和共聚反应具有反应快,聚合物相对分子质量分布窄的特点,离子液体是PAN溶解的良好溶剂;PAN/离子液体体系随温度降低呈现出可逆物理凝胶特征,PAN/离子液体具有良好的可纺性,采用干喷湿纺、静电纺丝和增塑纺丝,已制备出各种纤维;建议应进一步加强对离子液体在PAN的聚合、溶解及纺丝成形方面的研究。     

不同溶解方法制备的纤维素/[BMIM]Cl纺丝液的性能比较

以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)为溶剂,分别采用直接溶解法和间接溶解法(即在含水[BMIM]Cl中溶胀后再减压蒸馏去除多余的水使之溶解)制备了纤维素/[BMIM]Cl纺丝液,系统地比较了这两种纺丝液的流变行为及可纺性。结果表明:相同条件下,直接溶解法制备的纤维素/[BMIM]Cl纺丝液的表观黏度最大,而间接溶解法制得的纺丝液的表观黏度随着溶胀时[BMIM]Cl的初始含水率的增加而下降。与直接溶解法相比,间接溶解法制得的纺丝液溶解均匀、流动性能好、纺丝过程中断头次数少、可纺性能提高,所得到的再生纤维素纤维具有更好的力学性能。     

两种咪唑型离子液体对纤维素的溶解及纺丝性能的比较

以1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐（[EMIM]Ac）和1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（[BMIM]CI）两种咪唑型离子液体为溶剂,研究比较了它们对纤维素的溶解性能及其溶液的纺丝加工性能。结果发现：两种离子液体均能在一定条件下溶解纤维素,但[EMIM]Ac较[BMIM]Cl对纤维素具有更低的溶解温度和更快的溶解速率。从流变分析还发现：纤维素/[EMIM]Ac溶液与纤维素/[BMIMCl溶液均为切力变稀流体,相同条件下纤维素/[EMIM]Ac溶液的黏度远低于纤维素/[BMIM]Cl溶液,使其可在相对低的温度下纺丝。此外,GPC分析结果表明：纤维素在用[EMIM]Ac溶解及纺丝过程中降解程度较小,而用[BMIM]Cl进行溶解纺丝时,降解作用则较明显。对纤维结构与力学性能的分析结果进一步表明：与相同喷头拉伸比下制得的[EMIM]Ac法再生纤维素纤维相比,[BMIM]Cl法再生纤维素纤维的聚集态结构相对较完善,结晶度与取向度更高些,从而使其力学性能也相对较好。     

咪唑类离子液体对微晶纤维素溶解性能的初步研究

合成了一种新的咪唑类离子液体——二氯二(3,3'-二甲基)咪唑基亚砜盐(Cl₂),并对该离子液体溶解微晶纤维素的溶解性能进行了初步研究。通过正交试验考察了不同因素对溶解性能的影响,最佳的试验条件为: 15% NaOH 溶液活化纤维素,离子液体溶解纤维素的温度为80℃,溶解时间60 min,离子液体在不含水条件下进行实验。结果表明,该离子液体对微晶纤维素具有一定的溶解性能。同时对溶解机理进行了初步讨论。     

新型溶剂法制备再生纤维素纤维研究进展

再生纤维素纤维以可再生、可生物降解的天然纤维素为原料,它的研究和开发对充分利用纤维素资源和促进纤维行业的可持续发展具有重要意义.离子液体和碱溶液溶剂体系对纤维素具有独特的溶解性能,为再生纤维素纤维的制备提供了新方法.这种新型的再生纤维素纤维具有制备过程简单、对环境无污染、纤维力学性能优异或生产成本低等优点,发展前景十分广阔.综述了离子液体法和碱溶液法再生纤维素纤维的最新研究进展,包括溶剂种类及其溶解能力、纤维素原料的性质与选择、纤维的制备方法和力学性能等,同时归纳和对比了各因素对新型再生纤维素纤维力学性能的影响.最后展望了两种新型再生纤维素纤维存在的挑战、未来发展趋势和工业化前景.     

两种咪唑类离子液体对杉木粉的溶解性能

合成了氯化1-（2-羟乙基）-3-甲基咪唑（［HeMIM］Cl）和氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑（［AMIM］Cl）两种离子液体,并用红外和核磁谱图对其结构进行表征。以不同浓度的NaOH对杉木粉进行活化预处理,比较了这两种离子液体对活化后的杉木粉的溶解能力,并用红外光谱和X射线衍射分析了溶解前和溶解后杉木粉的化学结构与结晶结构的变化。结果表明,两种离子液体对木材中的纤维素表现出一定的溶解能力,且［HeMIM］Cl对杉木粉的溶解能力优于［AMIM］Cl,当选用浓度为25％的NaOH对杉木粉进行活化时,溶解性能最佳,且溶解后再生纤维素的结晶度变低。     

咪唑类离子液体溶解纤维素的研究进展

综述了1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐、1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑氯盐等咪唑类离子液体对纤维素的溶解性能,咪唑类离子液体/纤维素溶液的流变性能以及咪唑类离子液体在纤维素纤维及薄膜加工中的应用;咪唑类离子液体均能较好地溶解纤维素,咪唑类离子液体/纤维素溶液均为切力变稀流体;指出选择合适的阴、...     

纤维素在离子液体中的溶解特性研究

测定了纤维素在不同结构的离子液体——1-烯丙基-3-甲基咪唑氯化物([AMIM]Cl)和1-丁基-3-甲基咪唑氯化物([BMIM]Cl)中的溶解度和溶解速率。结果发现:相同条件下,纤维素在[AMIM]Cl中具有较大的溶解度和较快的溶解速率;随着纤维素聚合度的增大,相同条件下,纤维素在离子液体中的溶解度降低。进一步通过WXRD、FT-IR、13C NMR和黏度法分析了溶解前后纤维素的化学结构、结晶结构和聚合度,结果表明:纤维素在离子液体中的溶解属于直接溶解,纤维素经离子液体溶解和再生后,晶型由纤维素I转变为纤维素II;溶解时间和温度对再生纤维素的聚合度有较大的影响,随着溶解时间的延长和溶解温度的提高,再生纤维素聚合度降低。     

竹纤维素在NMMO中溶解再生前后的结构研究

以竹浆粕为原料、N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)为溶剂,利用傅里叶红外光谱、X射线衍射、热重分析等着重研究了竹纤维素在NMMO中溶解前后结构的变化。研究发现:NMMO溶解纤维素过程属于物理过程,未发生衍生化反应,竹纤维素溶解后聚合度较溶解前有所降低,晶型由纤维素Ⅰ变成了纤维素Ⅱ;热重分析表明纤维素再生前后都具有较好的热稳定性。     

抗菌再生纤维素纤维的制备与表征

利用实验室合成的非水溶性抗菌剂——聚六亚甲基胍十二烷基苯磺酸盐(PHGDBS),与纤维素共同溶解于离子液体中,经干喷湿纺制备了抗菌再生纤维素纤维,并研究了PHGDBS对纤维结构性能的影响。结果表明:所合成的PHGDBS能够溶解于离子液体中,且对细菌和真菌均有很好的抗菌效果。PHGDBS质量分数为2%时制备的再生纤维素纤维,对金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌的抗菌率分别达99.7%和94.5%;经水洗15次后,抗菌率仍保持在90%以上。另外,PHGDBS的加入对纤维的表面和截面形态无显著影响,虽然再生纤维素纤维的结晶度和取向度减小,纤维的断裂强度有所下降,但仍可以满足服用性能。     

Regenerated cellulose membrane prepared with ionic liquid 1‐butyl‐3‐methylimidazolium chloride as solvent using wheat straw

BACKGROUND: Currently, cellulose membranes are prepared by cellulose acetate hydrolysis or chemical derivatization dissolution and regeneration using cotton pulp or wood pulp. In this study, the concept ‘lignocelluloses biorefinery’ was used, and good quality long fiber was fractionated from wheat straw using clean technologies. The objective of this study is to develop wheat straw cellulose to prepare regenerated cellulose membrane with ionic liquid 1‐butyl‐3‐methylimidazolium chloride ([BMIM]Cl) as solvent. RESULTS: Wheat straw cellulose (WSC) fractionated from wheat straw contained 93.6% α‐cellulose and the degree of polymerization (DP) was 580. WSC was dissolved directly without derivatization in [BMIM]Cl. With increase in dissolving temperature, the DP of the regenerated cellulose dropped, which resulted in a decrease in the intensity of regenerated cellulose membrane. After regeneration in [BMIM]Cl, the WSC transformed from cellulose I to cellulose II, and the crystallinity of the regenerated cellulose was lower than the original cellulose. The regenerated WSC membrane had good mechanical performance and permeability, the tensile strength and breaking elongation were 170 MPa and 6.4%, respectively, the pure water flux was 238.9 L m^?2 h^?1 at 0.3 MPa pressure, and the rejection of BSA was stabilized at about 97%. CONCLUSION: Wheat straw cellulose fractionated from wheat straw satisfied the requirement to prepare regenerated cellulose membrane using ionic liquid [BMIM]Cl as solvent. Copyright © 2012 Society of Chemical Industry     

Progress of dissolution of cellulose with imidazolium ionic liquid

Cellulose is the most abundant renewable bio-material. Due to its hydrogen-bonded supramolecular structure,cellulose is insoluble in water and most common organic liquids,which limits its application. The emergence of ionic liquids provides a broad platform to the application of cellulose. The recent developments concerning imidazolium ionic liquids as cellulose solvents as well as the dissolution mechanism are reviewed. Ionic liquids,containing Cl^－,CH₃CHOO^－ and (MeO)RPO₂^－ anions,appear to be the most effective solvents. A series of alkyl imidazolium ionic liquids containing alkyl phosphate was prepared by a one-pot procedure. Such ionic liquids have good thermal stability and are capable of solubilizing cellulose under mild conditions. The structure of imidazolium cation has an influence on the solubility as well. Future development of imidazolium ionic liquids is discussed.     

戊二醛交联改性再生纤维素纤维的研究

以氯化1-丁基-3-甲基咪唑离子液体为溶剂对木质纤维素进行溶解并纺丝,得到再生纤维素纤维,再使用戊二醛对再生纤维素纤维进行交联改性,研究其交联改性条件对再生纤维素纤维力学性能的影响。结果表明:经戊二醛交联后,再生纤维素纤维的断裂强度有明显的提高;在戊二醛质量分数为4%,反应温度为50℃,反应时间为30 min的交联条件下,所得再生纤维素纤维的断裂强度为3.2 cN/dtex。