离子液体法纤维素纤维的制备及性能研究进展

对纤维素在离子液体中的溶解、溶解机理、纺丝原液的性质、纺丝工艺及纤维性能等进行了综述,认为离子液体作为一种新型纤维素溶剂,具有溶解速度快、溶解度大、对纤维素降解程度小、溶剂回收简单、回收率高等特点,且再生的纤维素具有良好的光泽和力学性能。     

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。     

纤维素在离子液体溶剂中溶解性能的研究进展

离子液体以其熔点低、蒸气压小、酸性可调及良好的溶解性能、黏度、密度等优异的理化特性成为纤维素的新型溶剂。离子液体与传统的纤维素溶剂相比,具有低挥发性、可回收利用、热性质稳定的优点,避免了有机溶剂所造成的污染。介绍了纤维素在离子液体溶剂体系中的溶解、再生和衍生的研究进展。     

纤维素在离子液体中的溶解与降解

离子液体是一种新型的绿色溶剂,纤维素是一种可再生的生物资源。离子液体以其优异的理化特性成为纤维素的新型溶剂,并呈现出良好的发展态势。本文综述了离子液体的物理特性及纤维素在离子液体中溶解、降解方面的一些研究成果。     

尿素溶剂法纤维素纤维生产的低温溶解技术

低温尿素溶剂法生产纤维素纤维是一种新型溶剂法纤维素纤维生产工艺,浆粕在NaOH／尿素／水的溶剂低温体系中快速溶解,溶液经过湿法纺丝得到纤维,其工艺路线生产流程较短。纤维素溶解和纺丝成形过程中几乎没有化学反应,工艺和原材料都是无毒害的。但低温尿素溶剂法溶解机理复杂,溶解条件苛刻,成品纤维的强度还有待提高。     

离子液体对稻草和微晶纤维素溶解性能的研究

研究了离子液体对稻草和微晶纤维素的溶解情况。升高温度、延长时间都可以使离子液体对纤维素的溶解能力提高,但应控制适宜的温度和时间,以免纤维素发生炭化。将稻草溶解再生产物的红外谱图与微晶纤维素的红外谱图比较,结果表明,稻草在离子液体中的溶解产物主要是纤维素：将从离子液体中析出的再生微晶纤维素进行红外光谱分析,结果表明微晶纤维素溶解前后的FT—IR谱图是相同的,说明离子液体是微晶纤维素的直接溶剂。     

离子液体对稻草和微品纤维素溶解性能的研究

研究了离子液体对稻草和微晶纤维素的溶解情况.升高温度、延长时间都可以使离子液体对纤维素的溶解能力提高,但应控制适宜的温度和时间,以免纤维素发生炭化.将稻草溶解再生产物的红外谱图与微晶纤维素的红外谱图比较,结果表明,稻草在离子液体中的溶解产物主要是纤维素;将从离子液体中析出的再生微晶纤维素进行红外光谱分析,结果表明微晶纤维素溶解前后的FT-IR谱图是相同的,说明离子液体是微晶纤维素的直接溶剂.     

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。     

纺丝工艺对离子液体法新型纤维素纤维性能的影响

以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（[BMIM]C1）为溶剂,用干湿法纺丝制备了再生纤维素纤维,通过正交试验设计和系统试验,考察了气隙长度、喷头拉伸比、凝固浴浓度和凝固浴温度等工艺参数对制得的再生纤维素纤维的力学性能的影响,找出离子液体法新型纤维素纤维的最佳纺丝工艺。试验结果表明,对于该体系,纺丝工艺参数中凝固浴温度和拉伸比对纤维的拉伸强度、初始模量的影响最大,气隙长度对纤维断裂伸长影响最大。     

以磷酸体系为溶剂的纤维素纤维生产工艺研究

采用磷酸／多聚磷酸为溶剂溶解纤维素,制备了具有液晶性能的纺丝原液,相对于粘胶法大大缩短了纤维素溶解时间;并采用液晶纺丝工艺,制得了强度为2．04cN／dtex、模量为90．72cN／dtex的纤维素纤维。     

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。     

纤维素的溶解技术与研究现状

纤维素是一种广泛存在、可再生与生物降解的材料,由于在其分子内与分子间存在大量的氢键,因此它很难溶解在传统溶剂中。研究发现离子液体是一种很好的纤维素溶剂。从提高纤维素分子的可及性,利用联合溶剂和固体酸分别来增强离子液体的溶解能力等方面入手,介绍了如何能更好地使用离子液体来溶解纤维素。另外,从经济以及环保的角度考虑,介绍了一些关于离子液体回收的方法。     

基于离子液体的生物质组分分离研究进展

生物质资源的开发利用是解决资源危机和能源危机的重要途径,但传统的生物质组分分离工艺效率较低且污染严重,极大地制约了生物质资源的高值化利用。作为一类新型溶剂,离子液体可以溶解纤维素、木质素和天然生物质材料,为生物质的组分分离及加工转化提供了有力的工具。本文简述了离子液体在生物质组分分离中的应用,包括离子液体作为溶剂直接从木质纤维素类生物质中提取分离纤维素和木质素,以及在离子液体介质中通过化学反应降解生物质来分离主要组分的方法。从离子液体优选、反应路径设计、生物质预处理、溶解条件和再生剂等方面分析了生物质组分分离工艺。成本高、效率低且容易引起二次污染是阻碍离子液体用于生物质组分分离的主要因素。为了提高生物质组分分离的经济性和绿色性,今后应着力设计低成本、低黏度、热稳定性强和低毒的离子液体,研发绿色高效的生物质组分分离工艺和离子液体再生方法。     

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。     

纤维素溶剂的研究进展

简要介绍了两种传统纤维素溶解方法:粘胶法和铜氨法,对目前研究较多的几种纤维素新溶剂体系,例如:离子液体体系、N-甲基吗啉-N-氧化物、氢氧化钠/溶胀剂等进行了详细的介绍,指出了不同溶剂体系的溶解机理和优缺点,认为未来纤维素溶解技术必将趋于绿色无污染化。     

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。     

离子液体法制备再生细菌纤维素纤维

以离子液体(氯化1-甲基-3-正丁基咪唑)溶解高聚合度细菌纤维素(BC),采用湿法纺丝制备再生细菌纤维素(RBC)初生纤维;通过红外光谱分析(FTIR)、广角X射线衍射(WAXD)分析、热失重(TG)分析、扫描电镜( SEM)、单丝强度拉伸等表征了RBC初生纤维的结构和性能.结果表明:该溶剂体系通过10 h的快速搅拌溶...     

浆粕性质对纤维素/[Bmim]Cl纺丝原液性能的影响

选用棉浆和木浆3种纤维素浆粕为原料,以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim] Cl)为溶剂,探讨了浆粕的聚合度(DP)和α-纤维素含量对其在[Bmim] Cl中的溶解情况、纺丝液的流变行为及其纤维性能的影响.结果表明:浆粕的DP和α-纤维素含量越高,其在[Bmim] Cl中完全溶解所需时间就越长;相对于α-纤...     

离子液体的纯化回收对纤维素溶解特性的研究

离子液体作为一种高效的纤维素溶剂,其纯度是纤维素循环溶解过程的重要影响因素.本文采用层析柱对回收后的离子液体纯化,考察了减压蒸馏法、改良减压蒸馏法和磷酸盐萃取法对离子液体的回收效果,并分析其对纤维素溶解特性的机理.结果表明:通过活性炭、薄层层析硅胶、柱层层析硅胶对回收的离子液体进行纯化处理,能够有效地将离子液体中的杂质除掉,并且其还原糖含量也相应减少.普通减压蒸馏方法具有较高的回收率,含水率也较低,能耗、成本低于改良减压蒸馏方法和磷酸盐萃取法,且具有较优溶解效果.