甲壳素等高分子可再生资源的纤维新溶剂及材料的最新研究,在实验中发现由氢氧化钠和尿素组成的混合水溶液,在低温下仅用2分钟就可以迅速解决难溶性大分子如纤维素、甲壳素等材料的难溶性问题。
这技术有存在很多优势,无毒、价廉、环境友好等。
传统的溶解的制浆方法有亚硫酸盐法和预水解硫酸盐法两大类。
亚硫酸盐法:
亚硫酸盐法包括钙盐基、铵盐基、钠盐基和镁盐基四种。
钙盐基:早期大多是采用钙盐基亚硫酸盐蒸煮,由于化学品回收困难,环境污染严重,多数生产线都已关闭或改用其他盐基生产。目前钙盐基仍能存在的原因,是其蒸煮废液用于生产黏合剂、木素粉和其他副产品。
铵盐基:铵盐基蒸煮废液只能回收硫和热能,氨则无法回收。
钠盐基:钠盐基化学品回收系统复杂。
镁盐基:镁盐基的镁和硫都可以回收,回收系统也比较简单。
亚硫酸盐法溶解浆甲种纤维素一般能达到90%~92%,浆粕反应性能好。
预水解硫酸盐法:
预水解硫酸盐法对原料树种的适应性强,适于生产高质量浆粕,成浆甲种纤维素可达到95%~98%,黑液碱回收效率高,环境污染小。当前改造和新建生产线以采用预水解硫酸盐法为主。
低温溶解技术的优势:
但传统的溶解纤维素等大分子材料,需要100℃-130℃的高温,不仅能耗高,还耗时长。
相比之下,水体系低温溶解高分子不仅快速,且尿素、氢氧化钠也属可再生资源。
这种溶解技术也能让诸如豆渣、甘蔗渣等农业废弃物变废为宝,做成各种有用的工业、民用材料。
更重要的是,这些材料很环保,只要埋入地下,在有水有细菌有一定温度的条件下,能在1-2个月内自然降解。
纤维素低温溶解这个意义深远的发现,促使纤维素溶解过程和低温溶解理论,低温下大分子与溶剂自组装形成新的氢键配导体致溶解的新机理,由此拓宽高分子溶解理论。
目前,已经研究出一批基于生物质的新功能材料和生物可降解材料,并初步实现低温溶解纤维素纺丝的“绿色”工业化试验。
这一新技术,可望取代目前环境污染严重的粘胶法,从而影响世界上使用和生产黏胶丝产品的众多企业。