本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種以離子液體為溶劑雙螺桿擠出原位接枝改性纖維素的方法，包括：（1）將纖維素和接枝單體真空干燥；（2）將4-8%的纖維素、30-40%的接枝單體、51.84-65.92%的離子液體、0.04-0.08%的引發(fā)劑和0.04-0.08%的催化劑混合均勻，含量為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；（3）采用同向雙螺桿擠出機(jī)將混合物擠出，得到原位接枝改性纖維素。本發(fā)明專利技術(shù)在保留纖維素自身性能的基礎(chǔ)上，賦予其良好的流動(dòng)性能，可獲得易于加工成型、高效綠色清潔化的纖維素接枝共聚物；可以促進(jìn)低能耗、經(jīng)濟(jì)可行、環(huán)境友好的新型纖維素纖維的開發(fā)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于改性纖維素的方法領(lǐng)域，特別涉及一種以離子液體為溶劑雙螺桿擠出原位接枝改性纖維素的方法。
技術(shù)介紹
纖維素是世界上來源最豐富的天然高分子材料之一，具有可生物降解和環(huán)境適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)，但是纖維素分子間和分子內(nèi)都存在大量氫鍵，具有較強(qiáng)的極性，使其既不能溶于普通溶劑也能不在高溫下熔融，嚴(yán)重影響了纖維素的加工性能。世界各國的研究人員對纖維素采用了各種物理的或化學(xué)的改性方法，以期降低纖維素的極性，從而改善纖維素的加工性能、擴(kuò)大纖維素的應(yīng)用領(lǐng)域。對纖維素改性主要有三個(gè)途徑：纖維素交聯(lián)、纖維素衍生物和纖維素接枝共聚等。其中，纖維素與乙烯類單體的接枝共聚是纖維素改性的一種重要途徑，利用纖維素的羥基作為接枝點(diǎn)，將單體連接到纖維素骨架上，單體再發(fā)生聚合使纖維素骨架上生成高分子長支鏈，所得的接枝共聚產(chǎn)物保持了原有的纖維素骨架結(jié)構(gòu)，又同時(shí)對纖維素表皮賦予了合成高分子材料的性能，具有親水性好、可生物降解等優(yōu)點(diǎn)，可用作高吸水性材料、絮凝劑、造紙助劑、油田化學(xué)材料等，在生理衛(wèi)生、農(nóng)林園藝、土木建筑、日用化工、保鮮和醫(yī)藥等方面有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。但是大多數(shù)的纖維素接枝改性在特殊溶劑中進(jìn)行，采用的溶劑包括CS2/NaOH/水、多聚甲醛/二甲亞砜等在纖維素溶解過程中會產(chǎn)生大量有毒氣體、重金屬鹽以及其他一些有害污染物，造成環(huán)境污染，損害人類健康。哪怕是一些近年來重點(diǎn)研究的新型溶劑包括N-甲基嗎啉-N-氧化物（NMMO）、氯化鋰/二甲基乙酰胺（LiCl/DMAc）等溶劑也存在一定的問題，例如溶劑價(jià)格高、溶解條件苛刻、溶解時(shí)有反應(yīng)副產(chǎn)物生成以及回收困難等問題。相對于以上提到的各種溶劑而言，隨著研究技術(shù)日趨成熟，離子液體將是它們的理想替代品。離子液體的無味、無污染、不易燃、易與產(chǎn)物分離、易回收、可反復(fù)多次循環(huán)使用等優(yōu)點(diǎn)，離子液體一般不會形成蒸汽，所以即使在高溫下也不會產(chǎn)生有害氣體，是環(huán)境友好的綠色溶劑。常見的離子液體主要由烷基吡啶或雙烷基咪唑季銨陽離子與BF4-、PF6-、NO3-、X-等陰離子組成。目前，關(guān)于使用離子液體溶解加工纖維素的研究吸引了越來越多的關(guān)注，這些研究方法中大多數(shù)都是在燒杯或反應(yīng)釜中加熱、加壓或微波輻射等溶解纖維素，這種纖維素的間歇改性法限制了其在工業(yè)化生產(chǎn)的應(yīng)用，而且溶解效率低，纖維素的溶解度只有5-15%左右。然而，如果采用雙螺桿擠出機(jī)在擠出過程中原位接枝改性纖維素，那么就能大大提高溶解效率，也能促進(jìn)纖維素的工業(yè)化生產(chǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是提供一種以離子液體為溶劑雙螺桿擠出原位接枝改性纖維素的方法，該方法在保留纖維素自身性能的基礎(chǔ)上，賦予其良好的流動(dòng)性能，可獲得易于加工成型、高效綠色清潔化的纖維素接枝共聚物；可以促進(jìn)低能耗、經(jīng)濟(jì)可行、環(huán)境友好的新型纖維素纖維的開發(fā)。本專利技術(shù)的一種以離子液體為溶劑雙螺桿擠出原位接枝改性纖維素的方法，包括：（1）將纖維素和接枝單體真空干燥；（2）將4-8%的纖維素、30-40%的接枝單體、51.84-65.92%的離子液體、0.04-0.08%的引發(fā)劑和0.04-0.08%的催化劑混合均勻，含量為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；（3）采用同向雙螺桿擠出機(jī)將混合物擠出，得到原位接枝改性纖維素。所述步驟（1）中的干燥溫度為50-90℃，時(shí)間為12-36h。所述步驟（1）中的纖維素來源為普通棉纖維，聚合度在300-600。所述步驟（2）中的離子液體為1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽[BMIM]Cl或1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽[EMIM]Ac。所述步驟（2）中的引發(fā)劑為N,N’-二甲基甲酰胺，N,N’-二甲基乙酰胺或N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺。所述步驟（2）中的催化劑為過硫酸銨、過硫酸鉀或硝酸鈰銨。所述步驟（3）中的同向雙螺桿擠出機(jī)的螺桿長徑比為1：35-1：55。所述步驟（3）中的基礎(chǔ)過程中擠出溫度為100-150℃，螺桿轉(zhuǎn)速為300–400rpm，擠出機(jī)機(jī)頭壓力為3-5MPa，真空泵壓力0.8-1MPa。本專利技術(shù)涉及纖維素的接枝改性及其高溫熔融擠出，尤其是涉及纖維素在高溫?cái)D出過程中的原位改性，采用雙螺桿擠出機(jī)，在引發(fā)劑的作用下，纖維素發(fā)生均裂形成大分子自由基，然后引發(fā)帶有乙烯基的單體例如丙烯酸、丙烯腈、丙烯酰胺等發(fā)生原位接枝共聚。有益效果（1）采用本專利技術(shù)的加工改性工藝可獲得易于加工成型、高效綠色清潔化的纖維素接枝共聚物；（2）本專利技術(shù)在保留纖維素自身性能的基礎(chǔ)上，賦予其良好的流動(dòng)性能；（3）與在燒杯中溶解改性纖維素相比，擠出機(jī)中高溫高剪切熔融纖維素更有效地破壞了纖維素分子內(nèi)和分子間的氫鍵，可以促進(jìn)低能耗、經(jīng)濟(jì)可行、環(huán)境友好的新型纖維素纖維的開發(fā)，為纖維行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本專利技術(shù)。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本專利技術(shù)而不用于限制本專利技術(shù)的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本專利技術(shù)講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本專利技術(shù)作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實(shí)施例1將纖維素和丙烯酸在50℃下真空干燥12小時(shí)，將80g纖維素、400g丙烯酸、800g[BMIM]Cl、0.6g過硫酸銨和0.6gN,N’-二甲基甲酰胺加入到高速攪拌機(jī)中混合均勻。雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度為100℃，二區(qū)溫度為100℃，三區(qū)溫度為110℃，四區(qū)溫度為120℃，五區(qū)溫度為120℃，六區(qū)溫度為130℃，七區(qū)溫度為140℃，八區(qū)溫度為140℃，機(jī)頭溫度為135℃。螺桿轉(zhuǎn)速為200rpm，擠出壓力為3MPa，真空泵壓力為0.8MPa。擠出后用蒸餾水沉淀產(chǎn)物，洗去離子液體，再用乙醇溶劑對產(chǎn)物進(jìn)行沉淀分離，干燥得到粗接枝物，最后用丙酮在索氏抽提器中提取12h除去單體的均聚物，得到純接枝物，接枝率為22.1%。實(shí)施例2將纖維素和丙烯酸在70℃下真空干燥24小時(shí)，將80g纖維素、560g丙烯酸、800g[BMIM]Cl、0.8g硝酸鈰銨和0.8g?N,N’-二甲基甲酰胺加入到高速攪拌機(jī)中混合均勻。雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度為100℃，二區(qū)溫度為110℃，三區(qū)溫度為120℃，四區(qū)溫度為120℃，五區(qū)溫度為130℃，六區(qū)溫度為130℃，七區(qū)溫度為140℃，八區(qū)溫度為150℃，機(jī)頭溫度為145℃。螺桿轉(zhuǎn)速為300rpm，擠出壓力為4MPa，真空泵壓力為0.8MPa。擠出后用蒸餾水沉淀產(chǎn)物，洗去離子液體，再用乙醇溶劑對產(chǎn)物進(jìn)行沉淀分離，干燥得到粗接枝物，最后用丙酮在索氏抽提器中提取12h除去單體的均聚物，得到純接枝物，...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種以離子液體為溶劑雙螺桿擠出原位接枝改性纖維素的方法，包括：（1）將纖維素和接枝單體真空干燥；（2）將4？8%的纖維素、30？40%的接枝單體、51.84？65.92%的離子液體、0.04？0.08%的引發(fā)劑和0.04？0.08%的催化劑混合均勻，含量為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；（3）采用同向雙螺桿擠出機(jī)將混合物擠出，得到原位接枝改性纖維素。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種以離子液體為溶劑雙螺桿擠出原位接枝改性纖維素的方法，包括：
（1）將纖維素和接枝單體真空干燥；
（2）將4-8%的纖維素、30-40%的接枝單體、51.84-65.92%的離子液體、0.04-0.08%
的引發(fā)劑和0.04-0.08%的催化劑混合均勻，含量為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；
（3）采用同向雙螺桿擠出機(jī)將混合物擠出，得到原位接枝改性纖維素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以離子液體為溶劑雙螺桿擠出原位接枝改性纖維素的
方法，其特征在于：所述步驟（1）中的干燥溫度為50-90℃，時(shí)間為12-36h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以離子液體為溶劑雙螺桿擠出原位接枝改性纖維素的
方法，其特征在于：所述步驟（1）中的纖維素來源為普通棉纖維，聚合度在300-600。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以離子液體為溶劑雙螺桿擠出原位接枝改性纖維素的
方法，其特征在于：所述步驟（2）中的離子液體為1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽[BMIM]...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：余木火，張玥，李海峰，李欣達(dá)，黎歡，
申請(專利權(quán))人：東華大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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