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。     

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。     

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.     

Lyocell纤维产业化技术开发

基于溶剂法制备Lyocell纤维的资源和环保优势,在研究纤维素浆粕质量指标、预处理、溶解工艺和装备、纺丝溶液特性、纺丝工艺和设备、溶剂回收等技术的基础上,建立了纤维素活化、薄膜蒸发溶解、纺丝干喷湿纺、溶剂回收等关键技术为核心的Lyocell纤维生产技术体系,实现了万吨级Lyocell纤维连续、稳定的生产。     

Lyocell纤维产业化技术开发

基于溶剂法制备Lyocell纤维的资源和环保优势,在研究纤维素浆粕质量指标、预处理、溶解工艺和装备、纺丝溶液特性、纺丝工艺和设备、溶剂回收等技术的基础上,建立了纤维素活化、薄膜蒸发溶解、纺丝干喷湿纺、溶剂回收等关键技术为核心的Lyocell纤维生产技术体系,实现了万吨级Lyocell纤维连续、稳定的生产。     

离子液体法新型再生纤维素纤维的研究

采用离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([EMIM]Ac)为溶剂,制备了纤维素/[EMIM]Ac溶液,研究了该体系的流变性能,利用干喷湿纺的方式制备的新型再生纤维素纤维,并对纤维的结构与性能进行了分析。结果表明,纤维素/[EMIM]Ac溶液为典型的切力变稀流体,在较高剪切速率下,纺丝溶液的黏度变化较小;由该体系制备的新型再生纤维素纤维具有纤维素Ⅱ晶型的结构;随着拉伸比的提高,纤维的取向程度及结晶度增大,纤维力学性能提高。以离子液体为溶剂制备的再生纤维素纤维表面光滑,质地紧密。     

改性剂PVA对Lyocen纤维结构和性能的影响

将聚乙烯醇（PVA）加入到纤维素／NMMO-H20溶液中进行纺丝,制备了不同PVA含量的Lyocell纤维,并对纤维的结构和性能进行了表征。结果表明,添加适量的PVA可以降低纺丝原液的黏度,提高纺丝液的可纺性,明显提高Lyocell纤维的强度和模量;通过x射线衍射测试,发现添加PVA之后Lyocell纤维仍然具有纤维素II晶型的结构;此外,PVA的加入还可以改善Lyocell纤维的抗原纤化性能,提高Lyocell纤维的热稳定性。     

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。     

保定天鹅“新溶剂法再生纤维素纤维产业化技术”项目通过中国纺织工业联合会技术鉴定

正2016年1月21日,中国纺织工业联合会在河北保定组织召开了由保定天鹅新型纤维制造有限公司承担的《新溶剂法再生纤维素纤维产业化技术》项目鉴定会。新溶剂法再生纤维素纤维即Lyocell纤维,是采用N-甲基吗啉氧化物(NMMO)的水溶液溶解纤维素后进行纺丝再生的一种纤维素人造纤维。其生产过程中的NMMO有机溶剂可回收再用,废弃物可自然降解,毒性极低,且不污染环境,被誉为21世纪绿色纤维,是国家     

MWNTs改性Lyocell基碳纤维的结构及性能研究

以纤维素浆粕为原料,添加多壁碳纳米管(MWNTs)制备纤维素质量分数为10%的纺丝原液,经干喷湿法纺丝制得MWNTs改性Lyocell纤维原丝,再经多段预氧化、高温碳化处理制备了MWNTs改性Lyocell基碳纤维,研究了所得碳纤维的结构和性能。结果表明:MWNTs改性Lyocell基碳纤维的表面比较光洁,没有明显的孔洞缺陷,MWNTs在碳纤维中的分散情况与其添加量有密切的关系;与纯Lyocell基碳纤维相比,MWNTs改性Lyocell基碳纤维的力学性能明显提高,含质量分数1%MWNTs的改性碳纤维的强度和模量分别提高了70%和116%;添加MWNTs质量分数1%的Lyocell纤维更适合作为碳纤维原丝,所得碳纤维形态结构完善、力学性能好。     

凝固浴温度对再生细菌纤维素纤维结构与性能的影响

以细菌纤维素为原料,N-甲基吗啉-N-氧化物为溶剂制得纺丝原液,在不同的凝固浴温度条件下,制备再生细菌纤维素纤维,对其形貌、结晶度、取向度、力学性能、吸湿保湿性等进行了研究.结果表明:随着凝固浴温度的提高,再生细菌纤维素纤维表面逐渐趋于光滑,且结晶度提高、取向度和断裂强度降低;凝固浴温度为0～45℃,再生细菌纤维素纤维...     

以离子液体为溶剂的纤维素纤维的结构与性能

以离子液体氯化1-丁基-3-甲基咪唑([BMIM]Cl)为溶剂,制备了纤维素/[BMIM]Cl溶液,探讨了该体系的流变性能,并对所纺得的纤维素纤维的结构与性能进行了分析。结果表明:纤维素/[BMIM]Cl溶液为切力变稀流体,当剪切速率较大时,温度对体系黏度几乎没有影响,因此可以在较高剪切速率下降低纺丝温度;由该体系纺制的纤维具有纤维素II晶型的结构;随着拉伸比的提高,纤维的取向程度及结晶度增大,从而使纤维力学性能提高,所得纤维的表面光滑、结构致密,其染色性能及抗原纤化性能与Lyocell纤维基本相近。从而证明了用离子液体[BMIM]Cl所纺制的纤维素纤维性能良好,可望成为继Lyocell纤维之后的又一新型绿色纤维素纤维。     

浆粕性质对离子液体法再生竹浆纤维性能的影响

以6种不同性质的竹浆粕为原料,选用1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐{[EMIM] Ac]为溶剂,采用干喷湿纺的方式制备了再生竹浆纤维,探讨了竹浆粕性质对再生竹浆纤维制备过程中溶解、流变行为以及纤维性能的影响.结果表明:离子液体对竹浆粕具有非常强的溶解能力;6种竹浆粕/[EMIM] Ac纺丝液都属于切力变稀流体;高聚合度和高α纤维素的竹浆粕制备的纤维的断裂强度和模量较高,但是纺丝过程不连续,发生断头较多.     

高浓度纤维素纺丝液湿法纺丝工艺研究

以棉纤维为原料,采用离子液体-二甲基亚砜复合溶剂配制固含量17%的纺丝液,通过湿法纺丝制备纤维素纤维,探讨了凝固牵伸比、水洗牵伸比及水洗温度对纤维结构和性能的影响。研究结果表明:采用凝固正牵伸,可以有效提高纤维力学性能与结晶性能。当凝固牵伸比为1.05、水洗牵伸比为1.3、水洗牵伸温度为60℃时,得到的再生纤维素纤维性能较好,断裂强度为2.11cN/dtex,断裂伸长率为10.29%;纤维素纤维取向度较高,结晶比较完善。     

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。     

离子液体纤维素溶剂的产业化进展

从离子液体用作纤维素溶剂的优势出发，介绍了已工业化的离子液体纤维素材料项目，详细综述了离子液体用于再生纤维素纤维、再生纤维素膜和纤维素复合材料的工业化进展，比较了1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐、四丁基醋酸铵等离子液体在工业上使用的可行性，分析了溶剂用离子液体工艺上的难点并提出优化对策，最后展望了纤维素溶剂用离子液体的发展。     

芳香纤维素纤维的制备及性能研究

利用β-环糊精的包合性,制成香精微胶囊,将其添加到纤维素／离子液体（1-烯丙基-3-甲基氯代咪唑）纺丝原液中,采用湿法纺丝制得芳香纤维素纤维,利用扫描电镜技术分析了微胶囊的形态及其在纤维中的分布,并研究了芳香纤维素纤维的强力和留香性。     

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。     

再生纤维素／碳纳米管复合纤维问世

中科院化学所以离子液体为介质，制备出了再生纤维素／碳纳米管复合纤维。与再生纤维素纤维相比，该纤维具有力学性能优异、高温模量保持率高以及热烧蚀残炭率高等特点。