制备碱性纤维素浓液的方法与流程

本公开涉及制备碱性纤维素浓液(alkaline cellulose dope)的方法、碱性纤维素浓液以及可由碱性纤维素浓液获得的产品。

背景技术：

1、纤维素的溶解是一个具有挑战性的过程；由于纤维素分子结构具有多个分子间和分子内氢键，纤维素是一种非常稳定的分子，反应活性低。

2、将纤维素溶解在水性溶剂体系中的方法是可用的。例如，可以将纤维素溶解在冷的碱性溶液中，例如溶解在-5至5℃的温度下的7-10重量％的naoh溶液中。这种纤维素溶液可用于纺丝和再生，例如纤维素纤维。

3、然而，碱性纤维素浓液，特别是具有相对高纤维素浓度的那些，可能无法长时间稳定。

4、此外，获得具有较高纤维素浓度的碱性纤维素浓液可能具有挑战性。可能需要具有这样的粘度的碱性纤维素浓液，使得可以从溶液中纺丝或挤出例如纤维。然而，如果增加纤维素的浓度以增加粘度，则碱性纤维素浓液更容易形成凝胶状结构。这种凝胶状结构可能没有足够的流动性来进行纺丝或挤出。它们还可能使得过滤碱性纤维素浓液和/或在工艺中将其向前转移更具挑战性。

技术实现思路

1、公开了一种制备碱性纤维素浓液的方法。该方法可以包括提供纤维素材料和冷碱性溶液，以及将纤维素材料分散并溶解在冷碱性溶液中，从而获得碱性纤维素浓液。可以在碱性纤维素浓液中co2的吸收和/或溶解减少、和/或纤维素材料和冷碱性溶液中和/或碱性纤维素浓液中溶解的co2和/或碳酸根离子浓度至少部分地降低或除去的条件下将纤维素材料分散和溶解在冷碱性溶液中，使得碱性纤维素浓液中碳酸根离子的浓度降低。

技术特征：

1.一种制备碱性纤维素浓液的方法，其中，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其中，在co2含量减少的气氛下或在减压下将纤维素材料分散并溶解在冷碱性溶液中，其中co2含量减少的气氛任选地包含100ppm或更少的co2。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中，在将纤维素材料分散并溶解在冷碱性溶液中之前，包含在冷碱性溶液和/或碱性纤维素浓液中的纤维素材料和/或组分可以在至少部分地除去溶解在组分中的co2的条件下提供，例如在减压下提供。

4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，在提供纤维素材料和冷碱性溶液之后但在将碱性纤维素浓液形成为所需形状之前，所述方法的所有步骤在碱性纤维素浓液中co2的吸收和/或溶解减少的条件下进行。

5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括冷冻碱性纤维素浓液，并随后在解冻的碱性纤维素浓液至少部分脱气的条件下解冻冷冻的碱性纤维素浓液，其中解冻的碱性纤维素浓液任选地经受剪切力以将解冻的碱性纤维素浓液混合和脱气。

6.如权利要求5所述的方法，其中，碱性纤维素浓液在行星式离心机中解冻。

7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，通过以下方式提供冷碱性溶液：将水净化以至少部分地除去碳酸根离子和任选的其他离子和/或至少部分地除去溶解在水中的co2；将碱性剂，例如naoh，和任选的zno在水中混合，从而获得冷碱性溶液。

8.如权利要求7所述的方法，其中，水通过煮沸、加热、离子交换、反渗透、纳滤、沉淀、离子排阻色谱、酸化和/或它们的任意组合来净化，以至少部分地除去碳酸根离子和任选的其他离子。

9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括过滤碱性纤维素浓液，使得过滤期间和之后碱性纤维素浓液对空气和/或co2的暴露最小化或减少。

10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，纤维素材料是通过将水解的浆与水混合而制备的泥浆状浆料悬浮液，并且混合在减压下进行，和/或溶解在泥浆状浆料悬浮液中的co2至少部分地减少或去除。

11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，与碱性纤维素浓液接触的气氛的湿度降低，从而减少湿气在碱性纤维素浓液表面的冷凝；和/或其中o2在碱性纤维素浓液中的吸收和/或溶解减少，和/或溶解在纤维素材料和冷碱性溶液中和/或在碱性纤维素浓液中的o2至少部分地减少或去除。

12.如权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，碱性纤维素浓液中溶解的纤维素的浓度是至少5％(w/w)、或至少7％(w/w)、或至少8％(w/w)、或至少9％(w/w)、或至少10％(w/w)、或至少11％(w/w)、或至少12％(w/w)。

13.如权利要求1至12中任一项所述的方法，其中，冷碱性溶液包含浓度在约5-9％(w/w)或约6.5-8％(w/w)范围内的naoh。

14.如权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，当溶解纤维素材料和/或碱性纤维素浓液时，冷碱性溶液的温度在-20℃至5℃的范围内，或在-4℃至5℃的范围内。

15.如权利要求1至14中任一项所述的方法，其中，冷碱性溶液包含质量比在0.025-0.3范围内的zno和naoh。

16.如权利要求1至15中任一项所述的方法，其中，基于冷碱性溶液的总重量，冷碱性溶液含有溶解在其中的0.5g co2/kg或更少、或0.25g/kg或更少、或0.05g/kg或更少的co2；和/或其中，冷碱性溶液中碳酸根离子的浓度是1.5％(w/w)或更低，或1.2％(w/w)或更低，或1.0％(w/w)或更低，或0.2％(w/w)或更低，或0.1％(w/w)或更低。

17.如权利要求1至16中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括将碱性纤维素浓液形成并凝结成期望的形状，例如通过挤出、纺丝、静电纺丝、模制、流延、制膜、涂覆、铸造、喷射或印刷来进行。

18.一种碱性纤维素浓液，其中，基于所述碱性纤维素浓液的总重量，所述碱性纤维素浓液含有溶解在其中的0.5g或更少的co2/kg；和/或其中，碱性纤维素浓液中碳酸根离子的浓度为1.5％(w/w)或更低。

19.如权利要求1至17中任一项所述的方法或如权利要求18所述的碱性纤维素浓液，其中，所述碱性纤维素浓液具有在2000-100000mpas范围内、或在2000-10000mpas范围内、或在3000-6000mpas范围内的粘度。

20.如权利要求1至17或19中任一项所述的方法或如权利要求18或19所述的碱性纤维素浓液，其中，在纤维素材料溶解到碱性纤维素浓液中的至少24小时的时间段内，碱性纤维素浓液具有10000mpas或更低的粘度。

21.一种可通过从冷碱性工艺中凝结碱性纤维素浓液获得的产品，其中，所述产品包含1.0％(w/w)或更少的碳酸根离子。

22.如权利要求21所述的产品，其中，所述产品可通过挤出、纺丝、静电纺丝、模制、流延、成膜、薄膜挤出、纤维素珠生产、喷涂或印刷以及凝结碱性纤维素浓液而由如权利要求18-20中任一项所述的碱性纤维素浓液获得。

23.如权利要求21或22所述的产品，其中，产品具有100-300ml/g范围内、或140-200ml/g范围内、或150-180ml/g范围内的ced粘度。

24.如权利要求21至23中任一项所述的产品，其中，所述产品是粒料、粉末、薄膜、长丝、短纤维、珠子、熔体、3d形状、涂层、热熔粘合剂、容器、外壳、包装制品、薄膜标签、纸、医疗器械、塑料或复合型材、磨料颗粒、磨料膜或纸、和/或3d打印丝。

25.如权利要求21至24中任一项所述的产品，其中，所述产品是长丝和/或短纤维，并且具有15cn/tex或更大的韧度。

技术总结公开了一种制备碱性纤维素浓液的方法。该方法可以包括：提供纤维素材料和冷碱性溶液，和将纤维素材料分散并溶解在冷碱性溶液中，从而得到碱性纤维素浓液，其中，在碱性纤维素浓液中CO<subgt;2</subgt;的吸收和/或溶解减少、和/或纤维素材料和冷碱性溶液中和/或碱性纤维素浓液中溶解的CO<subgt;2</subgt;和/或碳酸根离子浓度降低或至少部分地去除的条件下将纤维素材料分散和溶解在冷碱性溶液中，使得碱性纤维素浓液中碳酸根离子的浓度降低。技术研发人员：M·里斯托莱南,H·科索宁,S·莫地格,P·维尔塔宁,J·赛普科塔,T·泊伽莱恩,R·阿加瑞,G·雷耶斯,R·罗贾斯受保护的技术使用者：芬欧汇川集团技术研发日：技术公布日：2024/5/8