專利名稱：一種生產低纖維化葡聚糖纖維的工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種制備非纖維化葡聚糖纖維的工藝及由該工藝制備的葡聚糖纖維。定義術語“粘膠工藝”是一種用來從葡聚糖中制備人造葡聚糖纖維的工藝，包括使用氫氧化鈉(堿)、二硫化碳和酸性溶液等溶劑，以及纖維濕法紡絲。
術語“萊賽爾工藝”是生產葡聚糖纖維的工藝，包括直接用N-甲基嗎啉氧化物(NMMO)等溶劑來溶解葡聚糖及纖維干噴濕法紡絲。本說明書中的術語“濕法紡絲工藝”是一種在液體槽內直接進行高分子原液紡絲的工藝。本說明書中的術語“干噴濕法紡絲工藝”是一種紡絲工藝，包括高分子原液穿過氣隙進入液體槽的紡絲過程。術語“離子液體”是指穩定的鹽水，具有極低的飽和蒸氣壓及良好的熱穩定性。
背景技術：
棉花、人造絲、萊賽爾等葡聚糖纖維用于生產紡織品及無紡布。商業制備葡聚糖纖維的傳統方法是粘膠工藝。在一種生產葡聚糖纖維的傳統工藝中，采用漿料制備的葡聚糖經氫氧化鈉和二硫化碳處理后，成為黃酸葡聚糖。由此形成的黃酸葡聚糖溶解于氫氧化鈉稀溶液中，得到稱為粘膠的粘稠液。粘膠然后受擠壓穿過吐絲器的細孔，進入酸液中凝固成細股纖維。在濕法紡絲方法中的工藝包括在液體槽內直接進行高分子原液紡絲。從粘膠工藝中得到的葡聚糖纖維具有強度低的非纖維化特征。而且，粘膠工藝包括使用二硫化碳和硫酸等有害液體，使整個工藝不環保。在另一種生產葡聚糖纖維的傳統工藝中，葡聚糖溶于銅銨液，形成的溶液受擠壓穿過浸入式吐絲器，進入作為凝固劑的硫酸稀溶液后成為纖維。該工藝的主要缺點是，難以取得高的氨回收率且成本高于粘膠人造絲工藝。大家也都知道，葡聚糖/萊賽爾纖維是使用N-甲基嗎啉氧化物水溶液并應用干噴濕法紡絲技術獲得。盡管與傳統濕法紡絲工藝相比，干噴濕法紡絲工藝能夠顯著提高纖維的韌性和模量，使用NMMO并不可取，因為事實上，NMMO的熱穩定性差且高溫下易爆，致使其降解并生成有色化合物，影響纖維的白度和增加纖維的成本，并且從上述工藝制備的纖維表現出高纖維化傾向，從而影響這種纖維制品的外觀。而且，為減少纖維化傾向，需用交聯劑或機械、化學方法或酶法對傳統纖維做進一步加工，而這又會增加整個工藝的成本。于2009年5月22日公布的巴斯夫公司專利WO 2009/062723涉及紡絲工藝，并公開了 EM頂辛酸鹽和二烷基咪唑磷酸鹽的使用。TITK的專利WO 2006/000197和WO 2007/128268公開了在離子液體中葡聚糖的紡
絲工藝。日清紡工業公司的專利WO 2008/133269公開了幾種離子液體，其中陽離子(包括咪唑鹽)至少有一個烷氧基烷基團，陰離子是二甲基磷酸鹽，具有良好的葡聚糖溶解性，專利中對于所述纖維并未提供詳細描述或實施例。巴斯夫公司的專利W02007076979公開了一種溶液體系，用于碳水化合物形式的生物聚合物，對含有熔融離子液體的溶液體系(也可選擇在溶液體系加入添加劑)做了描述。這種溶液體系包含一種質子溶劑或幾種質子溶劑的混合物，在質子溶劑只是水的情況下，它在溶液體系中的含量約大于5%重量百分比。該專利提供了一種再生葡聚糖非纖維化紡絲纖維的工藝。因此，需要開發一種制備非纖維化葡聚糖纖維的工藝，該工藝簡單、成本低、環保，能夠克服傳統工藝的缺點，且無需使用有害溶劑。本說明書描述一種生產低纖維化葡聚糖纖維的工藝，該工藝在特定紡絲條件下使用干噴濕法紡絲，并使用離子液體作為葡聚糖的溶劑。發明目的
本發明的一個目的是，提供一種簡單、高效及低成本制備非纖維化葡聚糖纖維的工藝。本發明的另一個目的是，提供一種無污染地制備非纖維化葡聚糖纖維的工藝。本發明的另一個目的是，提供一種制備高強度、高拉伸性非纖維化葡聚糖纖維的工藝。本發明還有一個目的就是，提供一種采用耐高溫且在高溫下無降解物產生的溶劑來制備非纖維化葡聚糖纖維的工藝。本發明還有一個目的就是，提供一種采用可回收及可重復使用的溶劑來制備非纖維化葡聚糖纖維的工藝。本發明還有另外一個目的就是，提供一種采用干噴濕法紡絲技術來制備非纖維化葡聚糖纖維的工藝。

發明內容
據此，本發明提供的一種采用干噴濕法紡絲技術生產低纖維化葡聚糖纖維的工藝包括下列步驟a.將葡聚糖溶解于含有至少一種離子液體(重量百分比至少50% )的溶劑體系中，以形成零剪切粘度為100至1000000泊的高分子溶液，離子液體中的陽離子為包含一個或兩個氮原子的雜環結構，每個這樣的氮原子被具有I至20個碳原子的烷基團所取代，陰離子至少是羧酸鹽陰離子(分子式Ra-C00_)與磷酸鹽陰離子(分子式Rb-Rc-POO兩者之一，其中Ra是具有I至20個碳原子(最好是7至9個碳原子)的烷基團，而Rb和Re則是具有I至20個碳原子(最好是I至5個碳原子)的烷基團，在陰離子和陽離子烷基團中的碳原子總數不少于5個(多于7個更好，多于9個最好)；b.從吐絲器中所述溶液吐出的纖維絲穿過2-50毫米的氣隙，進入含有0.01% -60%所述離子液體的凝固槽，并保持溫度-50°c -60°C ;以及c.沖洗并干燥在步驟b中得到的纖維。通常，離子液體的濃度不小于70%溶劑體系的重量。通常，離子液體是一種具有如下結構式I的1，3-二取代咪唑鹽
權利要求
1.一種采用干噴濕法紡絲技術生產低纖維化葡聚糖纖維的工藝包括下列步驟 a.將葡聚糖溶解于含有一種離子液體重量百分比至少50%的溶劑體系中，以形成零剪切粘度為100至1000000泊的高分子溶液，離子液體中的陽離子為包含一個或兩個氮原子的雜環結構，每個這樣的氮原子被具有I至20個碳原子的烷基團所取代，陰離子至少是羧酸鹽陰離子(分子式Ra-COO_)與磷酸鹽陰離子(分子式Rb-RC-P04_)兩者之一，其中Ra是具有I至20個碳原子(最好是7至9個碳原子)的烷基團，而Rb和Re則是具有I至20個碳原子(最好是I至5個碳原子)的烷基團，在陰離子和陽離子烷基團中的碳原子總數不少于5個(多于7個更好，多于9個最好)； b.從吐絲器中所述溶液吐出的纖維絲穿過2-50毫米的氣隙，進入含有O.01%-70%重量所述離子液體的凝固槽，并保持溫度_5°C -60°C ;以及 c.沖洗并干燥在步驟b中得到的纖維。
2.在權利要求I所述的工藝中，陰離子和陽離子烷基團中的碳原子總數最多30個(少于26個更好，少于22個最好)。
3.在權利要求I所述的工藝中，離子液體是一種具有如下結構式I的I，3-二取代咪唑鹽
4.在權利要求3所述的工藝中，Rl與R3相同。
5.在權利要求3所述的工藝中，X是二乙基磷酸鹽。
6.在權利要求I所述的工藝中，離子液體的濃度不小于溶劑體系重量的70%。
7.在權利要求I所述的工藝中，溶劑體系還含有至少下列一種溶劑水、二甲基亞砜、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮及其混合物。
8.在權利要求I所述的工藝中，凝固槽內還包含至少40%重量的質子溶劑，選自水、甲醇、乙醇、甘油、正丙醇、異丙醇及其混合物。
9.在上述任何一個權利要求所述的工藝中，離子液體至少是下列一種 二丁基咪唑醋酸鹽， 二戊基咪唑醋酸鹽，二己基咪唑醋酸鹽，二丁基咪唑辛酸鹽，I-乙基-3-甲基咪唑庚酸鹽，二丙基咪唑辛酸鹽，I-乙基-3-甲基咪唑辛酸鹽I-乙基-3-甲基咪唑壬酸鹽，I-乙基-3-甲基咪唑癸酸鹽，I-乙基-3-甲基咪唑i^一酸鹽，I-乙基-3-甲基咪唑十二酸鹽， I-乙基-3-甲基咪唑二乙基磷酸鹽，二乙基咪唑辛酸鹽；以及I-癸基-3-甲基咪唑醋酸鹽。
10.根據權利要求I生產的纖維具有纖維化指數小于或等于3。
全文摘要
提供了一種采用干噴濕法紡絲技術生產低纖維化葡聚糖纖維的工藝。采用一種特定的溶劑基離子液體將葡聚糖處理后，生產的所述纖維具有的纖維化指數小于或等于3。
文檔編號C08B1/00GK102630230SQ201080046004
公開日2012年8月8日 申請日期2010年10月5日 優先權日2009年10月7日
發明者烏韋·瓦格特, 保勞格·帕蒂爾, 埃里克·于爾丁根, 基肖爾·舒什, 托馬斯·維希涅夫斯基, 普雷蒂·洛德哈, 比爾·卡普爾, 邁克爾·西默, 阿迪蒂亞·什里瓦斯塔瓦, 馬松內·克萊門斯 申請人:格拉西姆實業有限公司