本發明涉及一種溶解纖維素的新溶劑及其用途。本
技術實現要素：
屬于化學和材料學領域。
背景技術：
由于非降解性塑料廢棄物造成環境污染日益嚴重，以及石油資源在50年后將逐步枯竭，可再生植物資源的研究與開發日益引人注目。植物纖維素是地球最豐富的可再生資源，屬環境友好高分子材料。纖維素以其顯著的再生速度(1000億噸/年)而越來越受到重視，并可望成為21世紀的主要化工原料之一。
發明內容
本發明所要解決的問題是提供一種纖維素新溶劑，該溶劑可通過冷凍解凍方法或者直接溶解方法溶解高分子量纖維素，并得到高溶解度的透明的纖維素濃溶液。
本發明提供的技術方案是：一種纖維素溶劑，其組成為：3.0～7.0wt％的氫氧化鋰，3.0～6.0wt％的硫脲，其余為水。
一種溶解纖維素的方法，將天然纖維素或再生纖維素分散于3.0～7.0wt％氫氧化鋰和3.0～6.0wt％硫脲的混合水溶液中，在-25℃～-15℃冷凍3～5小時，并在室溫下解凍后形成透明的纖維素濃溶液，其中纖維素含量為2～10wt％。
一種溶解纖維素的方法，將天然纖維素或再生纖維素分散于已經冷卻到-10℃～0℃的3.0～7.0wt％氫氧化鋰和3.0～6.0wt％硫脲的混合水溶液中，然后在-8℃～0℃攪拌5～15分鐘，得到透明的纖維素濃溶液，其中纖維素含量為2-10wt％。
本發明的氫氧化鋰和硫脲混合水溶液可用于直接快速溶解天然纖維素和再生纖維素，由此得到可制備多種纖維素制品(纖維素絲、膜、無紡布、色譜柱多孔填料、醫用仿生材料、纖維素衍生物等)的纖維素濃溶液。尤其，本發明的氫氧化鋰和硫脲水溶液可溶解高分子量的天然纖維素(天然纖維素的分子量可達2×105)和再生纖維素。因此具有明顯創新和更廣泛的用途。
與已有技術相比較，本發明的創新如下：
首次發明可溶解高分子量纖維素的氫氧化鋰和硫脲水溶液溶劑組合物及其制備方法。本發明涉及的氫氧化鋰和硫脲水溶液可通過冷凍-解凍方法或者直接方法溶解天然纖維素(棉短絨漿、草纖維漿、甘蔗渣漿、軟木漿、硬木漿等)和再生纖維素(無紡布、玻璃紙、粘膠絲等)，并可得到高溶解度(溶解度可達100％)的透明的高分子量纖維素濃溶液。其特點在于可通過直接方法溶解纖維素，生產周期短，工藝流程短，以利于工業化生產。與已申請的專利相比，本發明解決了高分子量纖維素在水體系中的溶解問題，因此有明顯的技術進步和更廣泛的應用前景。所得到透明的纖維素濃溶液，保持了很好的纖維可紡性和膜的成型性，可用于紡絲或制膜。這種新溶劑可用于制備再生纖維素膜、共混膜、纖維素/納米粒子功能膜、纖維、無紡布。也可用作纖維素衍生化的反應介質。
具體實施方式
以下結合具體的實施例對本發明的技術方案作進一步說明：
下述實施例中的纖維素溶劑按下法制備：將氫氧化鋰和硫脲混合后，加水得到所需的組成比作為纖維素溶劑；或者先將氫氧化鋰配成水溶液，然后加入硫脲得到所需的組成比；也可將氫氧化鋰和硫脲分別配成水溶液，然后混合得到所需的溶劑。其組成為：3.0～7.0wt％的氫氧化鋰，3.0～6.0wt％的硫脲，其余為水。
實施例1
200克3.0wt％lioh/6.0wt％硫脲混合水溶液，加入20克再生纖維素(粘膠短纖，聚合度300)攪拌后置于冰箱(約-20℃)中冷凍3～5小時。然后在室溫下解凍，攪拌后得到透明的纖維素溶液。用超速離心機在10,000轉/分鐘，15℃下離心30分鐘脫氣泡，離心筒底部無膠團沉淀。
實施例2
200克7.0wt％lioh/3.0wt％硫脲混合水溶液，加入8.4克木漿纖維素(聚合度460)攪拌后置于冰箱(約-20℃)中冷凍3～5小時。然后在室溫下解凍，攪拌后得到透明的纖維素溶液。用超速離心機在10,000轉/分鐘，15℃下離心30分鐘脫氣泡，離心筒底部無膠團沉淀。
實施例3
200克4.5wt％lioh/5.0wt％硫脲混合水溶液，然后加入8.4克棉短絨漿(聚合度800)攪拌后置于冰箱(約-20℃)中冷凍3～5小時。然后在室溫下解凍，攪拌后得到透明的纖維素溶液。用超速離心機在10,000轉/分鐘，15℃下離心30分鐘脫氣泡，離心筒底部無膠團沉淀。
實施例4
200克5.0wt％lioh/5.0wt％硫脲混合水溶液，加入4.5克脫脂棉(聚合度2300)攪拌后置于冰箱(約-20℃)中冷凍3～5小時。然后在室溫下解凍，攪拌后得到透明的纖維素溶液。用超速離心機在10,000轉/分鐘，15℃下離心30分鐘脫氣泡，離心筒底部無膠團沉淀。
實施例5
200克5.0wt％lioh/5.0wt％硫脲混合水溶液，冷卻至-8℃左右，然后加入10.5克棉短絨漿(聚合度500)快速攪拌并在-8℃～0℃維持5～15分鐘，得到透明的纖維素溶液。用超速離心機在10,000轉/分鐘，15℃下離心30分鐘脫氣泡，離心筒底部無膠團沉淀。