以离子液体为溶剂的纤维素直接溶解体系与间接溶解体系的比较研究

本项目以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)作为纤维素的溶剂，探索将直接加热溶解过程改为溶胀和溶解两个阶段（间接溶解法），即采用含水的[BMIM]Cl使纤维素先充分溶胀，然后在减压蒸馏及搅拌状态下脱水从而使纤维素完全溶解。通过研究使纤维素发生溶胀的含水[BMIM]Cl的含水率范围以及纤维素在溶胀过程中的变化规律，开发出合适的间接溶解工艺。在此基础上，分别采用纯的[BMIM]Cl直接加热溶解以及用含水[BMIM]Cl间接溶解纤维素这两种方法，研究比较这两种溶解方法对纤维素/[BMIM]Cl体系的溶解过程、纺丝液质量、可纺性及所得纤维的结构与性能的影响，确定制备性能优良的离子液体法纤维素纤维的最佳溶解方法及纺丝条件。本项目以多年来对Lyocell纤维的系统研究为基础，通过利用原有的技术、设备和经验对本项目进行研究，可为将来的离子液体法纤维素纤维的产业化提供理论依据和技术指导。

本项目以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)作为纤维素的溶剂，探索将直接加热溶解过程改为溶胀和溶解两个阶段（间接溶解法），即采用含水的[BMIM]Cl使纤维素先充分溶胀，然后在减压蒸馏及搅拌状态下脱水从而使纤维素完全溶解。通过本项目的研究，确定了使纤维素发生溶胀但不溶解的含水[BMIM]Cl的含水率范围为2-5%，并探讨了温度、时间和含水率对纤维素的最大溶胀比的影响，从而开发出合适的间接溶解工艺。通过比较纯的[BMIM]Cl直接加热溶解以及用含水[BMIM]Cl间接溶解纤维素这两种溶解方法对纤维素/[BMIM]Cl体系的溶解过程、纺丝液质量、流变性能、可纺性及所得纤维的结构与性能的影响，证实了间接溶解法可以克服直接溶解法所造成的纤维素溶解不均匀、凝胶颗粒较多的缺点，从而制备出质量更好、可纺性更高的纺丝液，所得纤维具有更好的力学性能。在此基础上，通过改善纺丝装置及优化纺丝工艺，获得了结构和性能更加完善的间接溶解法离子液体法再生纤维素纤维。至今已发表（包括录用）论文8篇（SCI 收录2篇，ISTP收录1篇），获授权发明专利2项，并培养了博士生和硕士生各1名。