一种溶剂法制备纤维素纤维用稳定剂
阅读：757发布：2020-05-28
专利汇可以提供一种溶剂法制备纤维素纤维用稳定剂专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种 溶剂 法制备 纤维 素纤维用稳定剂，蓓酸丙酯的重量百分比为0.3～1％，NMMO溶剂蓓酸丙酯的重量百分比为99～99.7％，其中NMMO溶剂的浓度为40～50％。采用本 发明 所制成的蓓酸丙酯溶液为稳定剂，在 纤维素 纤维 浆液 制备的生产过程中，可以解决该稳定剂溶液在低温下容易出现结晶等缺点，便于控制，简单精确。，下面是一种溶剂法制备纤维素纤维用稳定剂专利的具体信息内容。
技术领域
本发明涉及一种溶剂法制备纤维素纤维用稳定剂，更具体的说， 本发明涉及一种应用于纤维素纤维生产中所使用的蓓酸丙酯 (Propyl-3，4，5-trihydroxybenzoate for synthesis)溶液。
背景技术
纤维素纤维被称为21世纪的绿色纤维。将主原料浆粕、溶剂NMMO (N-甲基吗啉N氧化物)按一定比例加入至设备中，经混合均化、脱 水直至溶解和匀质化成为纺丝浆液，通过纺丝和一系列后处理，得到 成品纤维。但是，当纤维素浆粕在一定温度下溶解于NMMO溶液中时， 纤维素的聚合度会下降，特别是有金属离子存在时会导致纤维素大分 子链断裂，纤维素发生降解。另一方面，NMMO的热稳定性有限，且其 热稳定性随结构而变，当纤维素与溶剂混合并加热时，溶剂NMMO会发 生降解放出胺类化合物，如N甲基吗啉和吗啉，随着降解的进行，溶 液粘度下降，颜色变深。为防止纤维素和溶剂在溶解过程中氧化降解， 在溶解过程中通常加入适量稳定剂，目前国际上使用最多的是，用抗 氧化剂蓓酸丙酯作为稳定剂，这样经溶解得到的纤维素溶液具有较好 的稳定性和较高的粘度和热塑性。
由于蓓酸丙酯为固体颗粒状，加入量微小，且需与纤维素和溶剂 按比例同步加入，控制起来相当的困难，所以一般是用溶剂将其溶解、 调配成蓓酸丙酯溶液再与纤维素和溶剂按一定的比例加到溶解系统 中。例如：德国东图林根纺织及塑料研究所(TITK)的技术，采用蓓 酸丙酯作为稳定剂。用浓度为60％以上的NMMO为溶剂溶解蓓酸丙酯制 成溶液。但是这样调配出来的溶液需配套上热水保温系统来精确控制 溶液的温度，否则在室温低于19℃时就会结晶，这样就需要在技术上 有较高的温度控制能力，特别是在冬春季节必须使用配套的保温系统 才能保证生产的需要，增加了生产的成本。
在制备作为稳定剂的蓓酸丙酯溶液中，使用浓度越低的NMMO作 为溶剂来调配蓓酸丙酯溶液就越不容易产生结晶，但是如果作为溶剂 NMMO的浓度偏低，就会给纤维素溶解系统带进较多的水分，这样会加 重后续工段溶解的负荷，进而影响整个纺丝工序正常运行。
由于蓓酸丙酯为固体颗粒状，加入量微小，且需与纤维素和溶剂 按比例同步加入，控制起来相当的困难，所以一般是用溶剂将其溶解、 调配成蓓酸丙酯溶液再与纤维素和溶剂按一定的比例加到溶解系统 中。例如：德国东图林根纺织及塑料研究所(TITK)的技术，采用蓓 酸丙酯作为稳定剂。用浓度为60％以上的NMMO为溶剂溶解蓓酸丙酯制 成溶液。但是这样调配出来的溶液需配套上热水保温系统来精确控制 溶液的温度，否则在室温低于19℃时就会结晶，这样就需要在技术上 有较高的温度控制能力，特别是在冬春季节必须使用配套的保温系统 才能保证生产的需要，增加了生产的成本。
在制备作为稳定剂的蓓酸丙酯溶液中，使用浓度越低的NMMO作 为溶剂来调配蓓酸丙酯溶液就越不容易产生结晶，但是如果作为溶剂 NMMO的浓度偏低，就会给纤维素溶解系统带进较多的水分，这样会加 重后续工段溶解的负荷，进而影响整个纺丝工序正常运行。
发明内容
为解决上述生产中的问题，本发明的目是提供一种溶剂法制备纤 维素纤维溶解过程中所使用的不易结晶、又便于控制、有效而经济的 稳定剂---蓓酸丙酯溶液。
本发明的纤维素纤维溶解过程中用的蓓酸丙酯溶液为：
蓓酸丙酯的重量百分比为0.3～1％
NMMO溶剂的重量百分比为99～99.7％
上述NMMO溶剂的浓度为40-50％。
本发明中蓓酸丙酯在溶液中的重量百分比含量最好为0.5～0.7％， NMMO溶剂的优选浓度为：45～47％。
本发明蓓酸丙酯溶液的配制方法为：
首先配制浓度为40～50％的NMMO溶剂，然后将蓓酸丙酯溶解于 40～50％的NMMO溶剂中。
采用本发明制备的蓓酸丙酯溶液作为稳定剂，在溶剂法纤维素纤 维的生产中，能有效的避免该溶液在低温下产生结晶，特别是在冬春 气温较低的季节，可以不使用任何保温设备应用于溶剂法纤维素纤维 的生产中。同时使用本发明的蓓酸丙酯溶液作为稳定剂，也可以避免 作为溶剂NMMO的浓度在低于40％以下时，会给纤维素溶解系统带进较 多水分的问题，能有效地控制系统的稳定性。
使用本发明作为稳定剂生产出来的纤维素纤维纺丝浆液，采用德国 TITK的检验标准进行检测，各项指标均符合国际相关标准。
采用不同浓度的NMMO溶液为溶剂，制备的蓓酸丙酯溶液的结晶温 度可见表1。
表1
NMMO溶剂 (浓度) 70％ 60％ 50％ 47％ 40％ 蓓酸丙酯 (重量％) 0.5 0.7 0.9 0.5 0.7 0.9 0.5 0.7 0.9 0.5 0.7 0.9 0.5 0.7 0.9 结晶温度 (℃) 22 23 25 19 21 22 -2 -1 1 -12 -12 -10 -15 -13 -12
从表1中可以清楚的看出，当使用浓度高于50％的NMMO作溶剂制 备蓓酸丙酯溶液时，其结晶温度明显高于采用50％以下浓度的NMMO作 溶剂，也就是说使用本发明的蓓酸丙酯溶液作稳定剂能够很好地解决 蓓酸丙酯溶液在低温时容易产生结晶的问题，而且在生产应用中又不 会给系统带进更多的水分。
本发明的纤维素纤维溶解过程中用的蓓酸丙酯溶液为：
蓓酸丙酯的重量百分比为0.3～1％
NMMO溶剂的重量百分比为99～99.7％
上述NMMO溶剂的浓度为40-50％。
本发明中蓓酸丙酯在溶液中的重量百分比含量最好为0.5～0.7％， NMMO溶剂的优选浓度为：45～47％。
本发明蓓酸丙酯溶液的配制方法为：
首先配制浓度为40～50％的NMMO溶剂，然后将蓓酸丙酯溶解于 40～50％的NMMO溶剂中。
采用本发明制备的蓓酸丙酯溶液作为稳定剂，在溶剂法纤维素纤 维的生产中，能有效的避免该溶液在低温下产生结晶，特别是在冬春 气温较低的季节，可以不使用任何保温设备应用于溶剂法纤维素纤维 的生产中。同时使用本发明的蓓酸丙酯溶液作为稳定剂，也可以避免 作为溶剂NMMO的浓度在低于40％以下时，会给纤维素溶解系统带进较 多水分的问题，能有效地控制系统的稳定性。
使用本发明作为稳定剂生产出来的纤维素纤维纺丝浆液，采用德国 TITK的检验标准进行检测，各项指标均符合国际相关标准。
采用不同浓度的NMMO溶液为溶剂，制备的蓓酸丙酯溶液的结晶温 度可见表1。
表1
NMMO溶剂 (浓度) 70％ 60％ 50％ 47％ 40％ 蓓酸丙酯 (重量％) 0.5 0.7 0.9 0.5 0.7 0.9 0.5 0.7 0.9 0.5 0.7 0.9 0.5 0.7 0.9 结晶温度 (℃) 22 23 25 19 21 22 -2 -1 1 -12 -12 -10 -15 -13 -12
从表1中可以清楚的看出，当使用浓度高于50％的NMMO作溶剂制 备蓓酸丙酯溶液时，其结晶温度明显高于采用50％以下浓度的NMMO作 溶剂，也就是说使用本发明的蓓酸丙酯溶液作稳定剂能够很好地解决 蓓酸丙酯溶液在低温时容易产生结晶的问题，而且在生产应用中又不 会给系统带进更多的水分。
具体实施方式
制备本发明的蓓酸丙酯溶液的方法依次由以下步骤：
1)将市售浓度为50％左右NMMO溶液，用无离子水稀释至10 ％～40％左右，然后通过阴阳树脂净化，去色去杂；
2)将净化后的溶液在10～15kpa和50～70℃的条件下蒸 浓至浓度为40～50％；
3)取出该浓度NMMO溶液，加入要求量的蓓酸丙酯，通过搅拌 器搅拌使其混合均匀。
实施例中所用的蓓酸丙酯为MERCK生产的；所用的水纤维素为 SAPPI公司浆粕通过用水浸渍脱水至20～55％，粉碎所得，或者用SAPPI 公司浆粕通过活化，再脱水至20～55％，粉碎所得。
实施例1
在带低速搅拌器的槽罐中加入重量百分比为99.1％的浓度为43％ 的NMMO溶剂，再加入重量百分比0.9％的蓓酸丙酯，用搅拌器搅拌均 匀使之成为均一的溶液。
将上述制得的溶液与200kg水纤维素和682kg的88％NMMO溶剂同 步按比例加入溶解机中，在1～10kpa和75～115℃条件下进行溶 解得到纺丝浆液，采用德国东图林根纺织及塑料研究所(TITK)的浆 液检验标准进行检测，其结果见表1。
实施例2
在带低速搅拌器的槽罐中加入重量百分比为99.3％的浓度为45％ 的NMMO溶剂，再加入重量百分比为0.7％蓓酸丙酯，用搅拌器搅拌均匀 使之成为均一的溶液。
将上述制得的溶液与200kg水纤维素和711kg的84％NMMO溶剂同 步按比例加入溶解机中，在1～10kpa和75～115℃条件下进行溶 解得到纺丝浆液，采用德国东图林根纺织及塑料研究所(TITK)的浆 液检验标准进行检测，其结果见表1。
实施例3
在带低速搅拌器的槽罐中加入重量百分比为99.5％的浓度为47％ 的NMMO溶剂，再加入重量百分比为0.5％蓓酸丙酯，用搅拌器搅拌均匀 使之成为均一的溶液。
将上述制得的溶液与200kg水纤维素和732kg的81％NMMO溶剂同 步按比例加入溶解机中，在1～10kpa和75～115℃条件下进行溶 解得到纺丝浆液，采用德国东图林根纺织及塑料研究所(TITK)的浆 液检验标准进行检测，其结果见表1。
实施例4
在带低速搅拌器的槽罐中加入重量百分比为99.6％的浓度为49％ NMMO溶剂，再加入重量百分比为0.4％蓓酸丙酯，用搅拌器搅拌均匀使 之成为均一的溶液。
将上述制得的溶液与200kg水纤维素和755kg的78％NMMO溶剂同 步按比例加入溶解机中，在1～10kpa和75～115℃条件下进行溶 解得到纺丝浆液，采用德国东图林根纺织及塑料研究所(TITK)的浆 液检验标准进行检测，其结果见表2。
表2
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 再生纤维素的铜胺聚合度 490 475 483 479 折光指数n50℃ 1.488 1.492 1.485 1.489 纤维素浓度％ 12.5 12.8 12.3 12.6 粒子分析： 粒子含量ppm 33 36 34 35 ＜12μm含量％ 76 81 80 84 12～40μm含量％ 20 18 18 16 ＞40μm含量％ 4 1 2 0 最大粒径μm 51 48 41 39
表2中各实施例的测试数据说明，所得的浆液其质量符合国际目前 纤维素纤维纺丝的工艺要求，也就是本发明的蓓酸丙酯溶液很好的发 挥了稳定剂的作用。
1)将市售浓度为50％左右NMMO溶液，用无离子水稀释至10 ％～40％左右，然后通过阴阳树脂净化，去色去杂；
2)将净化后的溶液在10～15kpa和50～70℃的条件下蒸 浓至浓度为40～50％；
3)取出该浓度NMMO溶液，加入要求量的蓓酸丙酯，通过搅拌 器搅拌使其混合均匀。
实施例中所用的蓓酸丙酯为MERCK生产的；所用的水纤维素为 SAPPI公司浆粕通过用水浸渍脱水至20～55％，粉碎所得，或者用SAPPI 公司浆粕通过活化，再脱水至20～55％，粉碎所得。
实施例1
在带低速搅拌器的槽罐中加入重量百分比为99.1％的浓度为43％ 的NMMO溶剂，再加入重量百分比0.9％的蓓酸丙酯，用搅拌器搅拌均 匀使之成为均一的溶液。
将上述制得的溶液与200kg水纤维素和682kg的88％NMMO溶剂同 步按比例加入溶解机中，在1～10kpa和75～115℃条件下进行溶 解得到纺丝浆液，采用德国东图林根纺织及塑料研究所(TITK)的浆 液检验标准进行检测，其结果见表1。
实施例2
在带低速搅拌器的槽罐中加入重量百分比为99.3％的浓度为45％ 的NMMO溶剂，再加入重量百分比为0.7％蓓酸丙酯，用搅拌器搅拌均匀 使之成为均一的溶液。
将上述制得的溶液与200kg水纤维素和711kg的84％NMMO溶剂同 步按比例加入溶解机中，在1～10kpa和75～115℃条件下进行溶 解得到纺丝浆液，采用德国东图林根纺织及塑料研究所(TITK)的浆 液检验标准进行检测，其结果见表1。
实施例3
在带低速搅拌器的槽罐中加入重量百分比为99.5％的浓度为47％ 的NMMO溶剂，再加入重量百分比为0.5％蓓酸丙酯，用搅拌器搅拌均匀 使之成为均一的溶液。
将上述制得的溶液与200kg水纤维素和732kg的81％NMMO溶剂同 步按比例加入溶解机中，在1～10kpa和75～115℃条件下进行溶 解得到纺丝浆液，采用德国东图林根纺织及塑料研究所(TITK)的浆 液检验标准进行检测，其结果见表1。
实施例4
在带低速搅拌器的槽罐中加入重量百分比为99.6％的浓度为49％ NMMO溶剂，再加入重量百分比为0.4％蓓酸丙酯，用搅拌器搅拌均匀使 之成为均一的溶液。
将上述制得的溶液与200kg水纤维素和755kg的78％NMMO溶剂同 步按比例加入溶解机中，在1～10kpa和75～115℃条件下进行溶 解得到纺丝浆液，采用德国东图林根纺织及塑料研究所(TITK)的浆 液检验标准进行检测，其结果见表2。
表2
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 再生纤维素的铜胺聚合度 490 475 483 479 折光指数n50℃ 1.488 1.492 1.485 1.489 纤维素浓度％ 12.5 12.8 12.3 12.6 粒子分析： 粒子含量ppm 33 36 34 35 ＜12μm含量％ 76 81 80 84 12～40μm含量％ 20 18 18 16 ＞40μm含量％ 4 1 2 0 最大粒径μm 51 48 41 39
表2中各实施例的测试数据说明，所得的浆液其质量符合国际目前 纤维素纤维纺丝的工艺要求，也就是本发明的蓓酸丙酯溶液很好的发 挥了稳定剂的作用。
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