一种溶剂法功能性再生纤维素膜的连续式生产方法技术

本发明专利技术属于功能性再生纤维素膜生产技术领域，公开了一种溶剂法功能性再生纤维素膜的连续式生产方法，包括如下步骤：将离子液体、纤维素浆粕和功能性材料按比例混合均匀，得混合物料；将混合物料脱水后，进行纤维素溶解和脱泡，然后经过滤去除杂质，得纤维素离子液体溶液；将纤维素离子液体溶液通过狭缝喷至凝固浴中，形成湿态纤维素膜；将湿态纤维素膜经水洗、软化后，在其表面涂覆功能性助剂，功能性助剂中至少包括抗粘剂，然后在烘道中80

【技术实现步骤摘要】
一种溶剂法功能性再生纤维素膜的连续式生产方法


[0001]本专利技术涉及功能性再生纤维素膜生产
，具体涉及一种溶剂法功能性再生纤维素膜的连续式生产方法。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
[0003]再生纤维素膜以天然纤维素为原料制备而成，可自然降解，是一种环保型包装材料，同时，随着当前环保要求越来越严格，可降解材料越来越受到重视，再生纤维素膜也迎来了发展契机。但是再生纤维素膜的成本高、不防水、不可热封等特点限制了其在包装领域的应用与推广，再生纤维素膜的功能化是解决该问题的有效途径。
[0004]再生纤维素膜功能化应用主要包括胶内添加功能性助剂和纤维素膜表面涂覆或复合两种方式。传统再生纤维素基膜制备技术采用的是粘胶法工艺，胶内仅能添加乳液形式的各种功能性助剂，确保助剂添加至粘胶溶液中容易分散且对后续的凝固再生没有不利影响，从而赋予粘胶法再生纤维素膜一定的功能；而且传统的再生纤维素膜表面涂覆工艺为两步法，即先制得干态的纤维素膜产品，经过裁边处理后在其表面涂覆功能性涂层乳液，涂布完成后再次进行边部切裁得到满足客户要求的成品功能性纤维素膜，这一过程存在两个问题，一是为了保证涂层的均匀而进行的两次边部切裁会造成较大浪费，二是涂布过程控制难度大，因为干膜一旦遇到水性乳液即发生润胀变形，乳液固含量越低，变形越严重，进而难以顺利完成固含量＜15%的水性功能乳液的涂覆，涂布后膜在干燥过程中边部收缩变形，甚至整幅严重收缩起皱，导致涂布后产品的平整度不合格，严重降低产品的成品率。此外，干膜涂覆后需要二次干燥，带来的能源消耗增加的问题进一步提高了产品成本，导致其推广应用难度进一步加大。
[0005]另外，传统再生纤维素基膜采用粘胶法工艺制备，该工艺冗长复杂，对原材料浆粕质量要求高导致只能使用高品质溶解浆粕，生产过程大量使用烧碱/硫酸/二硫化碳等化学品、产生二氧化硫/硫化氢等有毒有害气体排放、产生大量酸性废水，因此该生产工艺的特点和环保治理问题导致其制备的再生纤维素基膜成本明显偏高。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种溶剂法功能性再生纤维素膜的连续式生产方法，采用离子液体作为溶剂溶解纤维素制备再生纤维素膜，有效解决了传统粘胶法工艺制备再生纤维素基膜存在的环保和高成本问题；采用连续式功能性处理工艺，实现一步制备功能性再生纤维素膜，缩短了功能化制备流程，有效解决了功能性再生纤维素膜高成本的问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：一种溶剂法功能性再生纤维素膜的连续式生产方法，包括如下步骤：将离子液体、纤维素浆粕（干浆粕）和功能性材料混合均匀，得混合物料，离子液体与纤维素浆粕的质量
比为85~95:5~15，功能性材料用量为纤维素浆粕质量的0.1
‑
2%；将混合物料脱水后，进行纤维素溶解和脱泡，然后经过滤去除杂质，得纤维素离子液体溶液；将纤维素离子液体溶液通过狭缝喷至凝固浴中，形成湿态纤维素膜；将湿态纤维素膜经水洗、软化后，在其表面涂覆功能性助剂，功能性助剂中至少包括抗粘剂，然后在烘道中80
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120℃预干燥5
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30s，再紧贴烘缸表面80
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150℃强化干燥，或者不经过预干燥直接紧贴烘缸表面80
‑
150℃强化干燥；此处的使纤维素膜预干燥，是为了使得纤维素膜表面的涂层初步固化，提高涂层与纤维素膜之间的结合力，确保后续强化干燥过程涂层不粘缸脱落，具体根据涂层粘缸情况确定。
[0008]或者，将湿态纤维素膜经水洗、软化后，先贴烘缸表面80
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120℃预干燥，预干燥的时间为5
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30s，使纤维素膜初步干燥定型，再在其表面涂覆功能性助剂，功能性助剂的固含量不小于15%，功能性助剂中至少包括抗粘剂，然后再贴烘缸表面80
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150℃强化干燥；此处的使纤维素膜初步干燥定型，是指纤维素膜的表面初步硬化，提高膜面平整度和挺度，便于涂覆，此时纤维素膜的含水率还较高。
[0009]最后将纤维素膜调湿处理，即得。
[0010]离子液体为AmimCl、BmimCl、EmimAc等咪唑型离子液体。
[0011]所述离子液体为离子液体的水溶液，其中离子液体的质量分数为50
‑
95%。
[0012]功能性再生纤维素膜是以再生纤维素膜为基体，以纳米黏土、纳米氧化物、纳米复合氧化物或金属纳米颗粒为填料制得具有特定功能的功能性复合膜，如导磁性、气液体阻隔性能、阻燃性、光催化活性、吸附性等，由于作为功能性材料的填料的粒径细小，一般为纳米材料，所以将其投加至溶剂或者溶液中时，容易发生团聚，难以在纤维素膜中分散均匀，进而对纤维素膜的质量产生不利影响。所以，现有技术中在制备功能性纤维素膜时，一般是采购商品化的乳液形式的功能性助剂，加入到粘胶溶液中，经过简单混合后制备再生纤维素膜，然而该专利技术技术方案使用此类功能性助剂受到限制，一方面乳液的使用会带来乳化剂、分散剂、稳定剂等物质，再对膜进行水洗时会进入洗涤水中，提高后续的污水处理成本，残留在膜中会对膜的性能产生影响，另一方面乳液中的水会增加纤维素溶解脱水环节的能源消耗，从而增加了基膜成本。
[0013]本专利技术中采用离子液体作为溶剂，可以将纤维素浆粕和功能性材料按比例混合，混合过程中强烈的剪切啮合作用和混合物料高的粘稠性，将功能性纳米助剂进行充分的分散，采用该种方式，既解决了功能性纳米材料的分散问题，又避免了杂质和水的引入，同时直接使用功能性纳米材料较使用其乳液产品的成本更低。
[0014]在本专利技术的方案中，将功能性助剂复配抗粘剂后，直接对湿态纤维素基膜进行表面涂覆，即可以实现再生纤维素基膜制备中的功能化处理，一步得到功能性再生纤维素膜；同时，该涂覆方式中对湿态纤维素膜涂布，可选用任何固含量的功能性乳液进行涂覆且不存在已有技术中干膜涂布固含量越低遇水变形起皱越严重的问题，拓宽了涂覆助剂的选择要求、保证了最终产品质量稳定，也可以先对湿膜预干燥后进行≥15%高固含量功能性乳液涂覆，同样实现了连续式功能化处理，无需现有两步法的二次干燥。因此本专利技术技术方案解决了传统功能性纤维素膜两步法存在的成品率低、能耗增加和干膜遇水易变形起皱的一系列问题，降低了最终产品成本，提升了产品竞争力。
[0015]在一些实施例中，所述功能性材料选自纳米黏土、纳米氧化物、纳米复合氧化物或金属纳米颗粒。
[0016]所述纳米氧化物为纳米二氧化硅或纳米二氧化钛；所述纳米复合氧化物为纳米二氧化硅和纳米氧化铁复合粉或纳米氧化物与纳米黏土复合粉；所述金属纳米颗粒为银纳米颗粒、铁纳米颗粒、钴纳米颗粒、氧化锌纳米颗粒及碳包金属纳米颗粒。
[0017]优选的，离子液体与纤维素浆粕的质量比为90~95:5~10，功能性助剂用量为纤维素浆粕质量的0.5
‑
2%。离子液体用量大增加离子液体回收的能源本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种溶剂法功能性再生纤维素膜的连续式生产方法，其特征在于：包括如下步骤：将离子液体、纤维素浆粕和功能性材料混合均匀，得混合物料，离子液体与纤维素浆粕的质量比为85~95:5~15，功能性材料用量为纤维素浆粕质量的0.1
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2%；将混合物料脱水后，进行纤维素溶解和脱泡，然后经过滤去除杂质，得纤维素离子液体溶液；将纤维素离子液体溶液通过狭缝喷至凝固浴中，形成湿态纤维素膜；将湿态纤维素膜经水洗、软化后，在其表面涂覆功能性助剂，功能性助剂中至少包括抗粘剂，然后在烘道中80
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120℃预干燥5
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30s，再紧贴烘缸表面80
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150℃强化干燥，或者不经过预干燥直接紧贴烘缸表面80
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150℃强化干燥；或者，将湿态纤维素膜经水洗、软化后，先贴烘缸表面80
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120℃预干燥，预干燥的时间为5
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30s，使纤维素膜初步干燥定型，再在其表面涂覆功能性助剂，功能性助剂的固含量不小于15%，功能性助剂中至少包括抗粘剂，然后再贴烘缸表面80
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150℃强化干燥；最后将纤维素膜调湿处理，即得。2.根据权利要求1所述的溶剂法功能性再生纤维素膜的连续式生产方法，其特征在于：所述功能性材料选自纳米黏土、纳米氧化物、纳米复合氧化物或金属纳米颗粒。3.根据权利要求2所述的溶剂法功能性再生纤维素膜的连续式生产方法，其特征在于：离子液体与纤维素浆粕的质量比为90
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95:5
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10，功能性...

【专利技术属性】
技术研发人员：许丽丽，张军，贾锋伟，余坚，咸炳斌，张晓程，王德坤，田卫国，孙业凯，王永峰，
申请(专利权)人：山东中科恒联生物基材料有限公司，
类型：发明
国别省市：