一种再生纤维素纤维及其制备方法和应用

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1.本发明属于纤维素分离及再生纤维素纤维制备领域；具体涉及一种再生纤维素纤维及其制备方法和应用。

背景技术：

2.随着社会发展，不可再生的化石资源日益短缺，合成高分子材料所带来的白污染和微塑料污染等问题，人类对可再生高分子材料的需求越来越迫切。纤维素是自然界中最为丰富的生物高分子材料，每年地球上通过光合作用合成纤维素约2000亿吨，只有约0.2％得到有效利用。纤维素具有可以再生、可生物降解、价格低廉、生物相容性好等优点，其降解产物参与自然界的碳循环，不污染环境。
3.天然纤维素纤维是人类最早利用天然纺织材料之一，在人类文明发展史上具有重要的地位。随着全球人口的快速增加，天然纤维素纤维已远远无法满足人类的需求，通过溶解再生等工艺流程制备的再生纤维素纤维应运而生。再生纤维素纤维的制备工艺主要有衍生化工艺和直接溶剂法工艺两类。传统的粘胶生产工艺是典型的衍生化工艺。在粘胶工艺中，纤维素在氢氧化钠(naoh)水溶液中与二硫化碳(cs2)反应生成纤维素磺酸酯，溶解于naoh水溶液中得到粘胶溶液，粘胶溶液经喷丝板后，纤维素磺酸酯在酸浴中水解得到纤维素，经水洗、脱硫等后处理工序得到再生纤维素纤维，俗称粘胶纤维。粘胶工艺仍然是当前再生纤维素纤维生产的主流工艺。粘胶工艺工艺流程冗长、需要大量的水资源，工艺过程中使用cs2且产生h2s等有害气体，环境污染较为严重。除了粘胶工艺之外，纤维素氨基甲酸酯工艺也是衍生化工艺。在纤维素氨基甲酸酯工艺中，纤维素在碱性条件下与尿素反应，得到纤维素氨基甲酸酯，之后溶于naoh水溶液中制备纺丝溶液，纺丝溶液经纺丝、酸浴水解再生等工序得到再生纤维素纤维。再生纤维素纤维的氨基甲酸酯工艺路线与粘胶工艺路线相似，可以利用现有的粘胶工艺设备，且工艺流程污染较小，有广阔的应用前景。但是，氨基甲酸酯工艺仍然有许多工艺需要进行深入研究，目前仍然停留于工业化中试研究阶段，尚未实现工业化生产。
4.纤维素直接溶剂体系一直是纤维素领域的研究热点，常见的纤维素直接溶剂体系有氯化锂/n,n-二甲基乙酰胺(licl/dmac)、n-甲基-吗啉-n-氧化物/水 (nmmo/h2o)、离子液体(il)、低温碱脲(naoh(koh)/尿素(硫脲)) 水溶液体系等。licl/dmac在纤维素溶解、表征、衍生物合成介质等领域得到广泛应用，但是价格昂贵，且溶解纤维素前需要对纤维素原料进行比较繁琐的活化过程。以nmmo/h2o作为溶剂体系的lyocell工艺已经实现工业化生产，所制备的lyocell纤维具有干湿强度高、模量高等优点，已广泛应用于服装和产业用纺织品领域。以离子液体和低温碱脲体系为溶剂的再生纤维素纤维制备工艺仍处于工业化中试阶段，尚未实现工业化生产。上述以纤维素直接溶剂体系为基础的再生纤维素制备工艺均有一定的局限性，如lyocell工艺和离子液体工艺溶剂价格较高，导致生产成本高，需要实现溶剂体系的高效回收利用(》99.5％)，方能保障生产成本控制在可以接受范围之内。而低温碱脲水溶液体系需要低温溶解(-10℃～-5℃)，能耗较高，且所得到的纤维素溶液在低
温和高温状态下均不稳定而凝胶化，不利于工艺实施。另外低温碱脲水溶液体系对纤维素的溶解能力较差，通常只能溶解较低分子量的纤维素，且溶液浓度不高，从而限制了其工业化应用。

技术实现要素：

5.为了改善上述技术问题，本发明提供了一种再生纤维素纤维的制备方法，所述方法包括如下步骤：
6.1)将低共熔溶剂与纤维素混合，加热溶解均匀，获得纤维素溶液；
7.2)将步骤1)中的纤维素溶液经脱泡、过滤后采用溶液纺丝工艺，纺丝溶液经喷丝板挤出后，随后进行经气隙后再凝固浴中凝固；
8.3)将步骤2)中凝固后得到的凝胶丝经牵伸、水洗、上油、干燥，制备得到再生纤维素纤维；
9.其中，所述低共熔溶剂包括第一溶剂、第二溶剂和水；所述第一溶剂选自式1所示化合物中的至少一种，
[0010][0011]
式1中，r1、r2、r3相同或者不同，各自独立地选自c
1-20
烷基；r4选自c
1-20
烷基、
ꢀ‑
r-oh、c
6-20
芳基或c
3-40
环烷基，所述r选自c
1-20
亚烷基；
[0012]
所述第二溶剂选自尿素、硫脲、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、n,n-二甲基乙酰胺(dmac)、二甲基亚砜(dmso)、二苯基亚砜，所述第二溶剂的含量可以为零；
[0013]
所述水的含量为0～25wt％。
[0014]
本发明中，再生纤维素纤维可以为长丝或短纤。
[0015]
根据本发明，当所述再生纤维素纤维为长丝时，所述步骤3)包括：将步骤 2)中经凝固浴后得到的凝胶丝经牵伸、水洗、上油、干燥、热定型、卷绕等工序，制备得到再生纤维素纤维；
[0016]
当所述再生纤维素纤维为短纤时，所述步骤3)包括：将步骤2)中经凝固浴后得到的凝胶丝经牵伸、水洗、上油、卷曲、切断、干燥、打包等工序，制备得到再生纤维素纤维。
[0017]
根据本发明，所述低共熔溶剂由所述第一溶剂、所述第二溶剂和水组成，所述第二溶剂的含量可以为零，所述水的含量为0～25wt％。
[0018]
本发明中，所述第二溶剂的引入，主要是降低体系粘度，另外，其还可以与第一溶剂共熔。另外，第二溶剂只与第一溶剂之间形成较弱氢键，不会与纤维素形成竞争、即不会影响第一溶剂对纤维素的溶解性能。
[0019]
示例性地，所述r1、r2、r3相同或者不同，选自c
1-12
烷基(选自c
1-12
烷基的主要目的在于保证第一溶剂的沸点不至于过低，旋蒸时不会挥发，同时又能与纤维素发生疏水相互作用)；r4选自c
1-12
烷基、-r-oh、c
6-10
芳基、c
3-10
环烷基中的一种，所述r选自c
1-6
亚烷基。
[0020]
示例性地，所述r1、r2、r3均为ch3，r4选自-ch
2-ch
2-oh、金刚烷基或苄基。例如，式1
所示化合物为氢氧化胆碱、n,n,n-三甲基-1-金刚烷基氢氧化铵或苄基三甲基氢氧化铵。
[0021]
根据本发明，第一溶剂占低共熔溶剂的质量百分比为30～95％。例如为30％、 40％、46％、50％、60％、61％、62％、63％、70％、75％、78％、80％、82％、85％或者两两组合范围内的任意一个点值。
[0022]
根据本发明，所述第二溶剂占低共熔溶剂的质量百分比为0～60％，例如为 0％～50％。示例性地可以为0、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、 41％、42％、43％、44％、45％、50％、55％、60％或者两两组合范围内的任意一个点值。
[0023]
根据本发明，所述第一溶剂与第二溶剂的摩尔比为1:(0～3)，例如为 1:(1.0～2.5)，再例如为1:(1.4～2.5)，还例如为1:(1.6～2.0)。
[0024]
根据本发明，低共熔溶剂中，水的含量不为0，示例性地为5～25wt％。例如，可以为5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％或者两两组合范围内的任意一个点值。
[0025]
根据本发明，步骤1)中，相对于100质量份低共熔溶剂，所述纤维素为4～25 质量份。例如可以为4、5、6、7、8、9、10、15、20、25质量份或者两两组合范围内的任意一个点值。
[0026]
根据本发明，步骤1)中，所述纤维素原料(包括但不限于浆粕、麻皮)在溶解前，需要进行粉碎，以提高溶解效率。
[0027]
根据本发明，步骤1)中，溶解的温度为40～120℃。例如可以为40℃、50℃、 60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、120℃或者两两组合范围内的任意一个点值。
[0028]
根据本发明，步骤1)中，所述低共熔溶剂的制备方法包括如下步骤：
[0029]
将第一溶剂加入水中，任选加入或者不加入第二溶剂，加热，混合均匀，制备低共熔溶剂；
[0030]
或者，将第一溶剂水溶液浓缩除水，制备低共熔溶剂；
[0031]
或者，将第一溶剂水溶液浓缩除水，加入第二溶剂，加热，混合均匀，制备低共熔溶剂。
[0032]
优选地，所述低共熔溶剂的制备方法为：将第一溶剂加入水中，加入第二溶剂，加热，混合均匀，制备低共熔溶剂。
[0033]
根据本发明，所述加热温度为40～90℃，优选为40～70℃。例如，40℃、50 ℃、60℃、70℃、80℃、90℃。
[0034]
根据本发明，所述浓缩除水，可以采用旋转蒸发仪浓缩除水。
[0035]
根据本发明，若制备的低共熔溶剂中含水量较低，可以加入蒸馏水；若含水量较高，可以继续采用旋转蒸发仪浓缩除水，直至达到预定的水含量 (0～25wt％)。研究发现，含水量影响纤维素的溶解性能，含水量高，则溶解性能变差，合适的含水量为0～25wt％。例如，所述含水量也可以调整为5～25wt％，因为含水量过低，溶剂粘度升高，并且浓缩时需要消耗的能量也增大，不利于节能的需要。
[0036]
根据本发明，所述低共熔溶剂对于纤维素的溶解度为5-25％。例如可以为 5％、8％、10％、12％、15％，20％、25％。
[0037]
根据本发明，所述低共熔溶剂对于淀粉的溶解度为2～40％。例如可以为2％、 5％、8％、10％、20％、30％、40％。
[0038]
根据本发明，所述纤维素选自如下原料中的至少一种：浆粕(棉浆、木浆、竹浆等)、含有木质素的纤维素、含有纤维素的天然物质(如秸秆、麻秆、木材、麻皮、棉花等)、废旧棉
织物等。优选为浆粕。
[0039]
根据本发明，步骤1)中，纤维素溶液中还可以加入淀粉，制备再生纤维素 /淀粉复合纤维。
[0040]
根据本发明，步骤1)中，纤维素与淀粉的质量比为5～10:1，优选为6:1。
[0041]
根据本发明，纤维素溶液中还可以加入添加剂，所述添加剂例如为纳米粒子、致孔剂、阻燃剂等中的至少一种。所述添加剂可以在纤维素溶解时加入，也可以在纤维素溶解后加入。
[0042]
根据本发明，添加剂的含量相对于纤维素质量百分比为0.1％-40％。例如可以为0.1％、0.5％、1％、3％、5％、8％、10％、20％、30％、40％。
[0043]
根据本方明，步骤2)中，纤维素溶液中可以加入纳米粒子，制备再生纤维素复合纤维；所述纳米粒子为碳纳米管、石墨烯、硫化钼、碳三氮四等中的至少一种。
[0044]
根据本方明，步骤2)中，纤维素溶液中还可以加入阻燃剂，所述阻燃剂为磷系阻燃剂(例如为磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、多聚磷酸酯等)、含氮阻燃剂(三聚氰胺、三嗪及其衍生物等)、硅系阻燃剂(如聚硅氧烷、二氧化硅纳米胶体颗粒、聚硅硼氧烷等)中的一种或多种，制备阻燃再生纤维素复合纤维。
[0045]
根据本发明，步骤2)中，所述纤维素溶液可以采用干喷湿纺方法纺丝；例如所制备的纺丝溶液经脱泡、过滤后，经计量泵计量后、经纺丝组件和喷丝板挤出。其中，挤出的温度为40-125℃。所述述喷丝板为36-5000孔，喷丝板长径比为1:2～1:10。
[0046]
根据本发明，步骤2)中，纤维素溶液经喷丝板挤出后，纺丝溶液细流经过一段气隙(例如空气层)。其中喷丝头牵伸比为1-50倍，优选2-30倍，最优选2-10 倍。气隙长度为0.5-30cm，优选0.5-15cm，最优选为1-8cm。气隙中的环境温度和湿度可以通过外置系统调节。其中温度为0-100℃，优选5-50℃，最优选20-35 ℃。
[0047]
根据本发明，步骤2)中，所述凝固浴包括但不限于水、乙醇、低共熔溶剂的水溶液中的至少一种。
[0048]
根据本发明，步骤3)中水洗和牵伸可以同时进行，水洗可以为多段进行，水洗浴中的温度梯度上升；例如分为三段；其中，第一段水洗浴温度为10-50℃，优选20-40℃，最优选为25-35℃；第一段水洗浴中，再生纤维素凝胶纤维牵伸倍数为1-10倍，优选1-5倍，最优选为1.2-3倍；第二段水洗浴温度为20-80℃，优选 30-70℃，最优选为35-60℃；第二段水洗浴中，再生纤维素牵伸倍数为1-5倍，优选1-3.5倍，最优选为1.1-2倍；第三段水洗浴温度为40-95℃，优选50-95℃，最优选为70-90℃；第三段水洗浴中，再生纤维素维牵伸倍数为1-3倍，优选1-2倍，最优选为1-1.3倍。
[0049]
根据本发明，步骤3)中，再生纤维素纤维长丝制备过程中，再生纤维素纤维经过上油后进行经热箱或热棍进行烘干；采用热箱烘干时，热箱温度为 100-180℃，优选100-160℃，最优选120-150℃；采用热棍烘干时，例如采用3～7 辊热辊组中进行，例如可以采用5辊或7辊热棍组进行烘干。其中采用5辊干燥时，第一辊温度为70-150℃，优选80-130℃，最优选为90-125℃；第二、三辊温度相同或者不同，彼此独立地选自100-180℃，优选为120-160℃，最优选为125-150℃；第四辊温度为110-190℃，优选为120-180℃，最优选为125-170℃；第五辊为常温。采用7辊干燥时，第一辊温度为70-150℃，优选80-130℃，最优选为90-125℃；第二、三、四辊温度相同或者不同，彼此独立地选自100-180℃，优选为120-160℃，最优
选为125-150℃；第五、六辊温度相同或者不同，彼此独立地选自110-190℃，优选为120-180℃，最优选为125-170℃；第七辊为常温。
[0050]
根据本发明，步骤3)中，所述再生纤维素纤维长丝制备过程中，热定型温度为130-200℃，优选为140-170℃，最优选为145-160℃。热定型过程中的牵伸倍数为0.95-1.10倍，优选0.98-1.05倍。
[0051]
根据本发明，步骤3)中，再生纤维素纤维短纤制备过程中，切断后的纤维经输送带输送进入鼓风热箱进行干燥，其中热箱温度为110-180℃，优选 120-160℃，最优选135-155℃；热风速度为0.5-10m/s，优选1-6m/s，最优选2-5m/s。
[0052]
根据本发明，短纤的长度为30～70cm；短纤的长度可以根据后续纺纱和织造工艺需要，切成棉型(长度约为38cm)、毛型(长度50-70cm)或其他特殊规格长度的再生纤维素纤维短纤。
[0053]
作为本发明的一种优选实施方式，所述再生纤维素纤维的制备方法具体包括如下步骤：
[0054]
i)低共熔溶剂的制备：使用旋转蒸发仪将第一溶剂水溶液浓缩至60-95％，任选加入或者不加入第二溶剂，在40-120℃下搅拌至形成透明均匀液体，制备低共熔溶剂；其中，第二溶剂所占低共熔溶剂的质量百分比为0-60％；所述水的含量为0-25wt％；
[0055]
ii)纤维素溶液的制备：纤维素原料干燥后粉碎，将纤维素加入步骤i)的低共熔溶剂中，在40-125℃之间搅拌至完全溶解，相对于100质量份低共熔溶剂，所述纤维素为4-25质量份；
[0056]
在所制备的溶液中，可以阻燃剂、致孔剂或/和纳米颗粒作为添加剂，制备功能性的再生纤维素纤维。添加剂的含量相对于纤维素质量百分比为0.1％-40％。
[0057]
iii)再生纤维素纤维的制备：将步骤ii)中的纤维素溶液经脱泡、过滤、计量后，经纺丝组件和喷丝板挤出，经过气隙或直接进入凝固浴中凝固，得到再生纤维素纤维凝胶丝；所述凝固浴为水和/或乙醇或低共熔溶剂的水溶液；
[0058]
iv)后处理
[0059]
将步骤iii)中所得到的再生纤维素纤维经水洗、牵伸、干燥、上油、干燥、热定型，经卷绕得到再生纤维素长丝，或经水洗、牵伸、上油、卷曲、切断、干燥等工序，得到再生纤维素短纤。
[0060]
本发明还提供了一种采用上述方法制备得到的再生纤维素纤维。
[0061]
本发明中，所述再生纤维素纤维可以为长丝，也可以为短纤。
[0062]
本发明中，通过在纤维素溶液中加入添加剂(例如导电材料、磷系阻燃剂等)，制备导电、阻燃等功能纤维素纤维。
[0063]
本发明还提供了上述再生纤维素纤维的应用，应用于纺织面料、卫生医用、过滤、吸附材料等领域。
[0064]
本发明还提供了上述再生纤维素纤维的应用，可以用于纤维的增强。
[0065]
有益效果
[0066]
(1)本发明提供了一种绿的再生纤维素纤维的制备方法。本发明制备方法整个过程为物理过程，不需要对纤维素进行化学改性，直接采用低共熔溶剂溶解，所制备的纤维素溶液经纺丝、凝固、水洗、牵伸、干燥、上油等工序得到再生纤维素长丝或短纤。
[0067]
(2)本发明所采用的低共熔溶剂体系成本低、可回收利用、对水不敏感，且溶剂体系绿环保，有望形成新型的再生纤维素纤维绿的工业化制备工艺，具有广阔的应用前景。
[0068]
术语定义与说明
[0069]
除非另有说明，本发明上下文中的术语和描述具有下文所述的含义。
[0070]
术语“c
1-20
烷基”应理解为表示具有1～20个碳原子的直链或支链饱和一价烃基。例如，“c
1-10
烷基”表示具有1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个碳原子的直链和支链烷基，“c
1-6
烷基”表示具有1、2、3、4、5或6个碳原子的直链和支链烷基。所述烷基是例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、异戊基、2-甲基丁基、1-甲基丁基、1-乙基丙基、1,2-二甲基丙基、新戊基、1,1-二甲基丙基、4-甲基戊基、3-甲基戊基、2-甲基戊基、1-甲基戊基、2-乙基丁基、1-乙基丁基、3,3-二甲基丁基、2,2-二甲基丁基、1,1-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基、1,3-二甲基丁基或1,2-二甲基丁基等或它们的异构体。
[0071]
术语“c
1-20
亚烷基”应理解为从“c
1-20
烷基”上失去一个h，形成直链或支链亚烷基；所述“c
1-20
烷基”具有如上含义。
[0072]
术语“c
6-20
芳基”应理解为优选表示具有6～20个碳原子的一价芳香性或部分芳香性的单环、双环或三环烃环，优选“c
6-14
芳基”。术语“c
6-14
芳基”应理解为优选表示具有6、7、8、9、10、11、12、13或14个碳原子的一价芳香性或部分芳香性的单环、双环或三环烃环(“c
6-14
芳基”)，特别是具有6个碳原子的环(“c6芳基”)，例如苯基；或联苯基，或者是具有9个碳原子的环(“c9芳基”)，例如茚满基或茚基，或者是具有10个碳原子的环(“c
10
芳基”)，例如四氢化萘基、二氢萘基或萘基，或者是具有13个碳原子的环(“c
13
芳基”)，例如芴基，或者是具有14个碳原子的环(“c
14
芳基”)，例如蒽基。当所述c
6-20
芳基被取代时，其可以为单取代或者多取代。并且，对其取代位点没有限制，例如可以为邻位、对位或间位取代。
[0073]
术语“c
3-40
环烷基”应理解为表示饱和的一价单环、双环烃环或桥环烷烃，其具有3～40个碳原子，优选“c
3-10
环烷基”。术语“c
3-10
环烷基”应理解为表示饱和的一价单环、双环烃环或桥环烷烃，其具有3、4、5、6、7、8、9或10个碳原子。所述c
3-10
环烷基可以是单环烃基，如环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环壬基或环癸基，或者是双环烃基如十氢化萘环。所述环烷基可以是螺环，如螺[3,3]环、螺[3,4]环、螺[3,5]环、螺[4,4]环、螺[4,5]环、螺[5,5]环。
具体实施方式
[0074]
下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
[0075]
除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。
[0076]
实施例1
[0077]
制备3.0kg氢氧化胆碱/尿素des，氢氧化胆碱所占质量分数45％，尿素占 44％，含水量为11％。其中，氢氧化胆碱与尿素的摩尔比为1:2。
[0078]
低共熔溶剂的具体制备步骤为：
[0079]
(1)称量46％氢氧化胆碱水溶液2.91kg，称量尿素1.33kg；
[0080]
(2)将46％氢氧化胆碱水溶液浓缩到80％，得到1.67kg浓缩氢氧化胆碱，其中含水0.34kgg；
[0081]
(3)将80％氢氧化胆碱与尿素混合，搅拌加热至形成澄清均相液体，加热温度60℃，获得3.0kgdes，所制备des在常温下密封保存。
[0082]
des中，氢氧化胆碱所占质量分数为45％，尿素所占质量分数为44％，含水量为11％。
[0083]
采用上述制备方法和本技术范围内的各参数，均可以制备des溶液。
[0084]
再生纤维素纤维长丝的制备方法为：
[0085]
(s1)取40g浆粕(聚合度650)，粉碎后70℃下真空干燥24h。
[0086]
(s2)取400g des，加入24g(浆粕的浓度为6％，即des与浆粕的质量比为 100:6)步骤(s1)中的浆粕，在70℃下搅拌2h，得到完全溶解的纤维素溶液。
[0087]
(s3)将(s2)中的纤维素溶液转移至纺丝溶液储罐中，70℃下真空脱泡 10h，到脱除气泡的纤维素溶液。
[0088]
(s4)将(s3)中的纤维素溶液经过滤、计量泵计量后，经纺丝组件和喷丝板挤出，其中溶液输送管道、过滤器、纺丝组件和喷丝板的温度为80℃。喷丝板的为36孔，单孔直径为50μm，喷丝板长径比为1:5。纺丝溶液的喷丝头牵伸比为5倍。
[0089]
(s5)凝固：经喷丝孔挤出的纺丝溶液细流经过5cm的气隙进入凝固浴，其中凝固浴为水，温度为25℃。纺丝溶液细流在凝固浴中的停留时间为2s，得到再生纤维素凝胶丝。
[0090]
(s6)水洗：(s5)中的凝胶丝经导辊进入三段水洗浴，在水洗的同时对凝胶丝进行牵伸。第一段水洗浴的温度为35℃，牵伸倍数为1.5倍；第二段水洗浴的温度为50℃，牵伸倍数为1.3倍；第三段水洗浴的温度为90℃，牵伸倍数为 1.1倍。
[0091]
(s7)上油：水洗后得到的再生纤维素纤维经导辊进入上油槽上油。
[0092]
(s8)干燥：上油后的再生纤维素纤维经过一组压辊后，进入五棍干燥机干燥，干燥温度为150℃。干燥的同时，再生纤维素纤维牵伸1.2倍。
[0093]
(s9)热定型：干燥后的再生纤维素纤维经热箱或热棍进行定长热定型，定型温度为145℃。
[0094]
(s10)卷绕：干燥后的经卷绕机收丝，得到再生纤维素纤维长丝。
[0095]
实施例2
[0096]
实施例2与实施例1的区别在于：在步骤(s7)上油工序之后，对所得到的再生纤维素纤维经卷曲、切断、烘干后得到再生纤维素短纤。其中切断长度为 38-40cm，热箱烘干温度为150℃，热风速度为2.5m/s。
[0097]
实施例3
[0098]
实施例3与实施例1不同的是，步骤(s2)中，将6份浆粕(聚合度800)和1 份淀粉溶解于100份的des溶剂中，制备得到再生纤维素/淀粉复合纤维长丝。
[0099]
实施例4
[0100]
实施例4与实施例2不同的是，步骤(s2)中，将6份浆粕(聚合度800)和1 份淀粉溶解于100份的des溶剂中，制备得到再生纤维素/淀粉复合纤维短纤。
[0101]
实施例5
[0102]
实施例5与实施例1的区别在于：步骤(s2)，将相对于溶剂des 0.5％质量分数的石墨烯、硫化钼、碳三氮四等二维纳米材料均匀分散于des溶液中，在100 份含有纳米材料的分散液中加入6份浆粕(聚合度800)，溶解得到纳米材料与纤维素的混合溶液；溶液中，纳米材料与浆粕的质量比为1:12；
[0103]
其余步骤与实施例1相同，得到纳米材料复合的再生纤维素纤维长丝。
[0104]
实施例6
[0105]
实施例6与实施例2不同的是，步骤(s2)中，将相对于溶剂des 0.5％质量分数的石墨烯、硫化钼、碳三氮四等二维纳米材料均匀分散于des溶液中，在100 份含有纳米材料的分散液中加入6份浆粕(聚合度800)，溶解得到纳米材料与纤维素的混合溶液；溶液中，纳米材料与浆粕的质量比为1:12；
[0106]
其余步骤与实施例2相同，得到纳米材料复合的再生纤维素纤维短纤。
[0107]
实施例7
[0108]
实施例7与实施例1的区别在于：步骤(s1)和步骤(s2)中，将7份的麻皮与100份的des溶液混合，制备纤维素溶液。
[0109]
其余步骤与实施例1相同，得到再生纤维素纤维长丝，所得到的的再生纤维素长丝保留了天然麻纤维的抗菌功能。
[0110]
实施例8
[0111]
实施例8与实施例2的区别在于：步骤(s1)和步骤(s2)中，将7份的麻皮与100份的des溶液混合，制备纤维素溶液。
[0112]
其余步骤与实施例2相同，得到再生纤维素纤维短纤，所得到的的再生纤维素短纤保留了天然麻纤维的抗菌功能。
[0113]
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种再生纤维素纤维的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1)将低共熔溶剂与纤维素混合，加热溶解均匀，获得纤维素溶液；2)将步骤1)中的纤维素溶液经脱泡、过滤后采用溶液纺丝工艺，纺丝溶液经喷丝板挤出后，随后进行经气隙后再凝固浴中凝固；3)将步骤2)中凝固后得到的凝胶丝经牵伸、水洗、上油、干燥，制备得到再生纤维素纤维；其中，所述低共熔溶剂包括第一溶剂、第二溶剂和水；所述第一溶剂选自式1所示化合物中的至少一种，式1中，r1、r2、r3相同或者不同，各自独立地选自c
1-20
烷基；r4选自c
1-20
烷基、-r-oh、c
6-20
芳基或c
3-40
环烷基，所述r选自c
1-20
亚烷基；所述第二溶剂选自尿素、硫脲或二甲基亚砜(dmso)中的至少一种，所述第二溶剂的含量可以为零；所述水的含量为0～25wt％。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述低共熔溶剂由所述第一溶剂、所述第二溶剂和水组成，所述第二溶剂的含量可以为零，所述水的含量为0～25wt％。优选地，第一溶剂占低共熔溶剂的质量百分比为30～95％。优选地，所述第二溶剂占低共熔溶剂的质量百分比为0～60％。优选地，水的含量为5～25wt％。3.根据权利要求1-2任一项所述的制备方法，其特征在于，所述r1、r2、r3相同或者不同，选自c
1-12
烷基；r4选自c
3-12
烷基、-r-oh、c
6-10
芳基、c
3-10
环烷基中的一种，所述r选自c
1-6
亚烷基。优选地，所述r1、r2、r3均为ch3，r4选自-ch
2-ch
2-oh、金刚烷基或苄基。4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述低共熔溶剂的制备方法包括如下步骤：将第一溶剂加入水中，任选加入或者不加入第二溶剂，加热，混合均匀，制备低共熔溶剂；或者，将第一溶剂水溶液浓缩除水，制备低共熔溶剂；或者，将第一溶剂水溶液浓缩除水，加入第二溶剂，加热，混合均匀，制备低共熔溶剂。5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述低共熔溶剂对于纤维素的溶解度为5-25％；所述低共熔溶剂对于淀粉的溶解度为2-40％。6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述再生纤维素纤维包括长丝或短纤。优选地，当所述再生纤维素纤维为长丝时，所述步骤3)包括：将步骤2)中经凝固浴后得到的凝胶丝经牵伸、水洗、上油、干燥、热定型、卷绕工序，制备得到再生纤维素纤维；
当所述再生纤维素纤维为短纤时，所述步骤3)包括：将步骤2)中经凝固浴后得到的凝胶丝经牵伸、水洗、上油、卷曲、切断、干燥、打包工序，制备得到再生纤维素纤维。7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，纤维素溶液中还加入淀粉，制备再生纤维素/淀粉复合纤维。8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，纤维素溶液中加入添加剂，所述添加剂为纳米粒子、致孔剂、阻燃剂中的至少一种。优选地，添加剂的含量相对于纤维素质量百分比为0.1％-40％。9.权利要求1-8任一项所述的再生纤维素纤维的制备方法制备得到的再生纤维素纤维。10.权利要求9所述的再生纤维素纤维的应用，其特征在于，应用于纺织面料、卫生医用、过滤、吸附材料领域。

技术总结

本发明公开了一种再生纤维素纤维及其制备方法和应用，所述方法包括如下步骤：1)将低共熔溶剂与纤维素混合，加热溶解均匀，获得纤维素溶液；2)将步骤1)中的纤维素溶液经脱泡、过滤后采用溶液纺丝工艺，纺丝溶液经喷丝板挤出后，随后进行经气隙后再凝固浴中凝固；3)将步骤2)中凝固后得到的凝胶丝经牵伸、水洗、上油、干燥，制备得到再生纤维素纤维。本发明制备方法整个过程为物理过程，不需要对纤维素进行化学改性，直接采用低共熔溶剂溶解，所制备的纤维素溶液经纺丝、凝固、水洗、牵伸、干燥、上油等工序得到再生纤维素长丝或短纤。等工序得到再生纤维素长丝或短纤。