[00137458]绿色化工材料离子液体的创制及应用研究

本项成果阐述的室温离子液体（RTIL=Room Temperature Ionic Liquids）,指室温附近温度下呈液态的仅由离子组成的物质。离子液体以呈液程宽、溶解范围广、无显著蒸气压及良好的稳定性且酸性可调等优势,受到了极大的关注。因离子液体所具有优良的非挥发性和稳定性,亦是挥发性溶剂的理想替代品,以之为化工过程溶剂,可全部回收废液,在应用过程中达到友好环境之目的。本课题组利用离子液体独有的特性和性能,开发了离子液体的规模化生产工艺技术与设备,并以此为基础展开了离子液体的绿色应用技术研究。 研究内容包括以下三个方面： 1.离子液体溶剂分离木质纤维素中木质素和纤维素的方法： 首次使用含水量大于20%的离子液体水溶液进行木质素和纤维素分离,可选择性的实现对木质素和纤维素的分离,同时加入水后可以有效降低离子液体的粘度和成本。 以离子液体为溶剂,其与水的质量比为10:1～1:10,将植物原料、离子液体和水加入反应釜中搅拌混匀;在压力0.1～4.00MPa和温度100～150℃下,反应30～120min后过滤分离,所得固体清洗、烘干后得纤维素产品;将所得滤液加入5～8倍的热水,析出固体后过滤分离得木质素;离子液体可经蒸馏脱水后回收循环使用。 2.一种离子液体溶剂催化热降解纤维素的方法： 实现了纤维素在离子液体中的均相降解,以离子液体和固体酸为催化剂,既加快了反应,又具有腐蚀性低,过程清洁,易回收,离子液体和固体酸均可以循环使用等特点。 以固体酸为催化剂,离子液体为溶剂和共催化剂,纤维素含8～25%,固体酸催化剂用量小于原料总量的1%,将纤维素、离子液体溶剂加入反应釜中搅拌成均相溶液,再加入催化剂,在0.01～4.00MPa和100～300℃下进行反应,反应后蒸馏反应液,收集150～170℃馏程的降解产物。溶剂和催化剂均可回收循环使用。 3.离子液体溶剂中纤维素/纳米二氧化钛共混材料制备方法： 首次以离子液体同时作为纤维素的溶剂和纳米二氧化钛的分散剂使用,使得所制复合纤维中纳米二氧化钛分散均匀,有良好的光催化活性。 将纤维素溶于离子液体,在80～110℃加热并搅拌30min得纤维素离子液体溶液,将纳米二氧化钛分散于其中,继续搅拌得均匀稳定纺丝溶液。上述纺丝液脱泡后,经单孔喷丝板进入凝固浴（水或含0～60%离子液体的水溶液）中固化后湿法纺丝。丝经塑化拉伸后,再经水洗、干燥,得到纤维素/纳米二氧化钛共混纤维材料。 应用离子液体溶剂分离木质纤维素中木质素和纤维素,并将木质素制成补强材料,已在大连天宝化学工业有限公司进行应用转化,年产木质素与橡胶助剂1000吨,累计创造经济效益1000万余元。 应用离子液体溶剂制备纤维素/纳米二氧化钛共混材料制备,用于废水处理,已在大连左蓝科技发展有限公司进行应用转化,累计创造经济效益400余万元。 本项目的研究形成了完整的离子液体的规模化合成工艺及绿色应用技术研究体系,工艺技术水平和研究成果均达到了国际领先水平,具有良好的技术竞争力,并创造了良好的经济效益和社会效益。