高強高溼模量竹纖維素纖維及其製備方法
2023-05-19 06:42:56
專利名稱：高強高溼模量竹纖維素纖維及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種紡織纖維，尤其是涉及一種採用竹漿為原料生產高強高溼模量竹纖維素纖維及其製備方法。
背景技術：
現有技術製得的竹粘膠纖維，具有吸溼透氣、柔軟涼爽等特點，特別適於製作夏季織物，但纖維的乾濕強度偏低，這樣在後續的紡紗織造過程易發生斷頭， 生產過程難度較大，給下遊工序的使用造成一定的難度；同時存在纖維溼態時 劇烈溶漲，溼態強度和溼模量低，織物易變形，尺寸穩定性差等缺點，並且纖 維，不能經受改善織物風格的絲光化等處理，染色時只能採用松式染色，這在一定程度上影響了人們對竹纖維的使用。
發明內容
本發明的目的在於提供一種具有高幹、溼強度和溼模量的高強高溼模量竹纖維素纖維，以解決竹材纖維素纖維後續使用中的紡紗織造、染整等方面存在的問題，耐鹼性好，在溼態下不易變形，克服了竹纖維素纖維的溼態穩定性差的缺點，其應用性能良好。
同時本發明還提供了一種的製備高強高溼模量竹纖維素纖維的方法。
本高強高溼模量竹纖維素纖維幹態斷裂強度2. 50-5. 00CN/dtex、溼態斷裂強度1. 30-3. 5CN/dtex，溼模量0. 28-0. 55 CN/dtex。
本高強高溼模量竹纖維素纖維製備方法是採用纖維素竹漿粕為原料經過包括浸漬鹼化、壓搾粉碎、老成、黃化、溶解、熟成、過濾脫泡、溼紡凝固成型、 牽伸和塑化以及後處理等步驟製備而成，其製備步驟如下
(1)浸漬鹼化將纖維素竹漿粕經NaOH溶液浸漬鹼化，壓榨粉碎並老成得到含d-纖維素26-34%、 NaOH14-19%的鹼纖維素；其可以採用纖維素竹漿粕經 220-270g/l的NaOH溶液浸漬鹼化，鹼化時間0. 4-4小時，控制浸漬鹼液中半纖維素含量不超過3%-5%，並壓榨粉碎，在20-45'C下老成0.3-7小時得到含a-纖維素26-34%、 NaOH14-l將的鹼纖維素；當然也可以根據具體的生產原料和環 境進行適當調整，這均是本領域內的常規知識。並且在竹漿粕浸漬鹼化時加入 相對a -纖維素重量0. 1-0. 3%的聚氧乙烯脂肪胺或聚乙二醇烷基胺，在纖維素漿 粕浸漬鹼化時加入的聚氧乙烯脂肪胺，或聚乙二醇烷基胺如V-32或V-388(為 BEROL NOBEL—NOBEL INDUSTRIES SWTDEN生產的粘膠纖維用添加劑，用於改進 粘膠加工性能的添加助劑，用於改良型高強度粘膠絲和高溼模量纖維和工業長 絲用改性劑，粘膠中可溶)， 一方面可以提高纖維素竹漿粕的浸漬效果，另一方 面改善後續工序中竹纖維素的黃化反應性能及粘膠與凝固浴的成型反應條件；
(2) 黃原酸化將鹼纖維素與相對d-纖維素重量33-45%的CS2黃化反應 1.3-3小時生成纖維素黃原酸酯，黃化結束加入去離子水溶解，製備a-纖維素 6.0-9.0%、 NaOH4. 0-8. 8%的竹纖維素黃酸酯粘膠，或者加入去離子水溶解後再 加入相對a -纖維素重量的1. 0-2. 0%的CS2二次補充黃化，來製備竹纖維素黃酸 酯粘膠；並在竹纖維素黃酸酯的溶解過程中加入相對u -纖維素重量的0. 3-4. 5% 的聚乙二醇烷基胺如V-314或V-315 (BEROL NOBEL__NOBEL INDUSTRIES SWTDEN 生產的用於改進高強度和高溼模量纖維的變性劑，多添加於黃酸酯的溶解過程 中或噴淋於即將紡絲的粘膠中)以改善粘膠與酸浴的成型條件，提高反應性能， 製得變性的高酯化度的纖維素黃原酸酯粘膠；
(3) 紡絲原液製備將溶解後竹纖維素黃酸酯粘膠過濾、脫泡、熟成後得 到竹纖維素粘膠紡絲原液；控制各工序，竹纖維素紡絲原液粘度為50-120s，熟 成度為6-45ml(15％NH4cl),酯化度為35-55，得到高粘度、高熟成度及高酯化度 的竹纖維素粘膠紡絲原液；
(4) 紡絲成型溼紡成型，採用低酸、高鋅、低鈉、低溫的凝固浴反應成 型，紡絲凝固浴內硫酸55-105g/l、硫酸鋅15-90g/l、硫酸鈉120-290g/l、浴 溫度25-45°C;並且可控制凝固浴中浸沒長度不低於60cm，浸沒時間在0. 25 1.5s，使紡絲後纖維素黃酸酯凝固再生為纖維素纖維，當然也可以根據生產的需要對其進行適當的調整。
(5)塑化、牽伸得到纖維。
該塑化可以採用兩種方案 一種是一級塑化，塑化浴為硫酸濃度10-30 g/1，硫酸鋅濃度為1-6 g/1，溫度95-IO(TC。另一種是二級塑化，塑化浴為二級， 依次包括A浴及B浴，A浴為硫酸濃度20-55 g/l，硫酸鋅濃度5-40 g/l，溫度 55-95°C; B浴為硫酸濃度10-30 g/l，硫酸鋅濃度1-15 g/l，溫度95-100。C。
牽伸包括噴頭牽伸、盤間牽伸、塑化牽伸(包括一級塑化牽伸和二級塑化牽 伸)、回縮等，總牽伸比根據品種、粘膠中甲纖含量等因素在為60-400%。這樣 高粘度、高熟成度及高酯化度的竹纖維素粘膠紡絲原液經凝固浴凝固並牽伸後 得到纖維皮層厚度增加，纖維外緣圓整的纖維形態，並提高了纖維的側序和增 大晶區的尺寸，提高成品纖維的強度、溼模量等物理機械性能指標。
可以再經過切斷、各種浴液精練、烘乾等工序後製得成品纖維。並且可以在 生產中根據生產條件和生產環境的需要選擇合理工藝參數或進行適當調整，這 些均是本領域內的技術人員所應知的技術。
採用本發明的製備方法製備高強高溼模量竹纖維素纖維，簡單易操作，生產 的竹纖維素纖維克服了當前竹纖維素纖維溼態下織物易變形，尺寸穩定性差及 不耐鹼的缺點，具有在溼態下織物不易變形，尺寸穩定性好、耐鹼性能好等優 點，並保留了天然竹纖維的涼爽、透氣、吸溼、抑菌等優良特性，更重要的是 其具有較高的強度性能，並且其性質與棉纖維相似，與粗梳棉混紡可替代精梳 棉，與棉混紡可進行絲光化處理，大大改善了竹纖維素纖維的後續紡織加工性 能。也使得採用本發明的高強高溼模量竹纖維素纖維製成的織物具有強度高、 耐多次變形性、耐鹼等優點，同時具有竹纖維素的清涼涼爽、透氣吸溼的特點。
具體實施例方式
實施例1
(1)浸漬鹼化採用纖維素竹漿粕經235g/l的NaOH溶液浸漬鹼化，浸漬 鹼化時加入相對a-纖維素重量O. W的V-32，鹼化時間為0.45小時，控制浸漬
鹼液中半纖維素含量不超過3%，並壓搾粉碎，在25"下老成5小時得到含ct-纖維素27. 0%、 NaOH14. 5%的鹼纖維素；
(2) 黃原酸化將鹼纖維素與相對a -纖維素重量34. 5%的C&黃化反應L 3 小時，生成纖維素黃原酸酯，黃化結束後，加入去離子水溶解,得到a-纖維素 6.8%， Na0H5.鄉的竹纖維素黃酸酯粘膠；在纖維素黃酸酯的溶解過程中加入相 對a -纖維素重量的1. 5%的V-314。
(3) 過濾、脫泡、熟成竹纖維素粘膠經溶解後，再經過濾、脫泡、熟成 等工序，控制各工序，得到粘度為55s，熟成度為7.5ml(15y。NH4Cl)，酯化度為 40竹纖維素粘膠紡絲原液；
(4)紡絲成型竹纖維素粘膠紡絲原液採用溼紡成型，經噴孔壓入硫酸65g/l、硫酸鋅15g/1、硫酸鈉120g/1、浴溫度45"C的凝固浴中反應成型；
(5)塑化牽伸塑化浴中硫酸濃度15 g/l，硫酸鋅濃度2g/1，溫度96'C。 絲條經噴頭牽伸、盤間牽伸、塑化浴牽伸、回縮等，絲條所受到的總牽伸比為95%。得到纖維纖度為1. 33dtex，幹強3. 0CN/dtex、溼強1. 92CN/dtex，溼模量O.33 CN/dtex。
實施例2
(1) 浸漬鹼化採用纖維素竹漿粕經245g/l的NaOH溶液浸漬鹼化，浸漬 鹼化時加入相對a-纖維素重量0.3%的聚氧乙烯脂肪胺，鹼化時間為4小時，控 制浸漬鹼液中半纖維素含量不超過5%，並壓搾粉碎，在45'C下老成0.3小時得 到含a -纖維素28. 0%、 NaOH17. 5%的鹼纖維素；
(2) 黃原酸化:將鹼纖維素與相對a -纖維素重量38%的CS2黃化反應2小時， 生成纖維素黃原酸酯，黃化結束後，加入去離子水溶解，再加入相對a-纖維素 重量的1. 0%的CS2二次補充黃化，得到a -纖維素8. 6%， NaOH6. 0%的竹纖維素粘 膠；在纖維素黃酸酯的溶解過程中加入相對a -纖維素重量的3. 5%的V-314。
(3) 過濾、脫泡、熟成竹纖維素粘膠經溶解後，再經過濾、脫泡、熟成 等工序，控制前述各工序，使粘膠粘度為110s，熟成度為20ml(15%NH4Cl),酯化
度為50，得到竹纖維素粘膠紡絲原液；
(4)紡絲成型竹纖維素粘膠紡絲原液採用溼紡成型，經噴孔壓入硫酸85g/l、 硫酸鋅20g/1、硫酸鈉260g/1、浴溫度40℃的凝固浴中反應成型，凝固浴中浸 沒長度不低於60cm，浸沒時間在0.25 1.5s。
(5)塑化牽伸二級塑化，塑化浴包括A浴及B浴，其中A浴硫酸濃度為 35g/l,硫酸鋅濃度為10g/l，溫度為85°C; B浴硫酸濃度為25g/l，硫酸鋅濃度 為10g/l，溫度為96。C。
絲條經噴頭牽伸、盤間牽伸、塑化浴A、 B浴二級塑化牽伸、回縮等，絲條 所受到的總牽伸比為75%，再經過切斷、各種浴液精練、烘乾等工序後製得成品 纖維，所得竹纖維的纖度1.67dtex，幹強在3.8cN/dtex,溼態彈性模量為 0. 46cN/dtex，溼強為2. 15cN/dtex。
實施例3
(1) 浸漬鹼化採用纖維素竹漿粕經240g/l的NaOH溶液浸漬鹼化，浸漬 鹼化時加入相對a -纖維素重量0. 25%的V-388,鹼化時間為0. 5小時，控制浸 漬鹼液中半纖維素含量不超過3%,並壓榨粉碎，在28。C下老成7小時得到含a -纖維素29. 5%、 NaOH17. 5%的鹼纖維素；
(2) 黃原酸化將鹼纖維素與相對a -纖維素重量43%的CS2黃化反應1.5 小時，生成纖維素黃原酸酯，黃化結束後，加入去離子水溶解，再加入相對a-纖維素重量的2.0%的CS2二次補充黃化，得到。-纖維素7.5%, NaOH7.(^的竹纖 維素黃原酸酯粘膠；在纖維素黃酸酯的溶解過程中加入相對a -纖維素重量的 2. 2%的V-315，製得變性的高酯化度的纖維素黃原酸酯粘膠。
(3) 過濾、脫泡、熟成竹纖維素黃原酸酯粘膠經溶解後，再經過濾、脫 泡、熟成等工序，控制前述各工序，使粘膠粘度為75s，熟成度為35ml(15%NH4Cl), 酯化度為50，得到竹纖維素粘膠紡絲原液；
(4)紡絲成型竹纖維素粘膠紡絲原液採用溼紡成型，經噴孔壓入硫酸78g/l、 硫酸鋅65g/1、硫酸鈉200g/1、浴溫度35。C的凝固浴中反應成型，控制凝固浴中浸沒長度不低於60cm;
(5)塑化牽伸二級塑化，塑化浴包括A浴及B浴，其中A浴硫酸濃度為 45 g/l，硫酸鋅濃度為35 g/l，溫度為7(TC。 B浴硫酸濃度為12 g/1,硫酸鋅濃 度為2g/1，溫度為99。C。
絲條經噴頭牽伸、盤間牽伸、塑化浴A、 B浴二級塑化牽伸、回縮等，總牽 伸比為90%。再經過切斷、各種浴液精練、烘乾等工序後製得成品纖維。製得的 纖維纖度1.33dtex，幹態斷裂強度在4.55CN/dtex、溼態斷裂強度在 2. 85CN/dtex，溼模量0. 45CN/dtex。 實施例4
(1) 浸漬鹼化採用纖維素竹漿粕經268g/l的NaOH溶液浸漬鹼化，浸漬 鹼化時加入相對a-纖維素重量O. 15y。的V-32，鹼化時間為0.5小時，控制浸漬 鹼液中半纖維素含量不超過3%,並壓榨粉碎，在28'C下老成5小時得到含a-纖維素30%、 NaOH19^的鹼纖維素；
(2) 黃原酸化:將鹼纖維素與相對ci -纖維素重量35%的CS2黃化反應3小時， 生成纖維素黃原酸酯，黃化結束後，加入去離子水溶解，再加入相對a-纖維素 重量的2.(^的CS2二次補充黃化，得到a -纖維素8. 2%， NaOH7. 8%的竹纖維素黃 原酸酯粘膠；在纖維素黃酸酯的溶解過程中加入相對a-纖維素重量的4.0%的 V-314，來制纖維素黃原酸酯粘膠。
(3) 過濾、脫泡、熟成竹纖維素黃原酸酯粘膠經溶解後，再經過濾、脫 泡、熟成等工序，控制前述各工序，使粘膠粘度為60s，熟成度為42ml (15%NH4C1), 酯化度為40，得到竹纖維素粘膠紡絲原液；
(4) 紡絲成型竹纖維素粘膠紡絲原液採用溼紡成型，經噴孔壓入硫酸 100g/l、硫酸鋅19g/1、硫酸鈉290g/1、浴溫度45r的凝固浴中反應成型，控 制凝固浴中浸沒長度不低於60cm;
(5) 塑化牽伸塑化浴硫酸濃度為25g/l，硫酸鋅濃度為5g/1，溫度為IOO 。C。絲條經噴頭牽伸、盤間牽伸、塑化浴牽伸、回縮等，絲條所受到的總牽伸比為105%。再經過切斷、各種浴液精練、烘乾等工序後製得成品纖維。
製得纖維的纖度為1. 12dtex，幹強在3.5CN/dtex、溼態斷裂強度在 2.05CN/dtex，溼模量0. 39 CN/dtex。
權利要求
1、高強高溼模量竹纖維素纖維，其特徵在於該纖維的幹態斷裂強度2.50-5.00CN/dtex、溼態斷裂強度1.30-3.5CN/dtex，溼模量0.28-0.55CN/dtex。
2、 如權利要求l所述的高強高溼模量竹纖維素纖維的製備方法，其特徵在 於該纖維為採用纖維素竹漿粕為原料製備而成，包括生產步驟(1) 浸漬鹼化將纖維素竹漿粕經NaOH溶液浸漬鹼化，壓榨粉碎並老成得 到含a -纖維素26-34%、 NaOH14-19W的鹼纖維素；(2) 黃原酸化將鹼纖維素與相對a-纖維素重量33-45%的CS2黃化反應 1. 3-3小時生成纖維素黃原酸酯，黃化結束加入去離子水溶解以製備a -纖維素 6. 0-9. 0%、 NaOH4. 0-8. 8%的竹纖維素黃酸酯粘膠；(3) 紡絲原液製備將溶解後竹纖維素黃酸酯粘膠過濾、脫泡、熟成後得 到粘度為50-120s，熟成度為6-45ml(15%NH4Cl),酯化度為35-55的竹纖維素粘 膠紡絲原液；(4) 紡絲成型溼紡成型，紡絲凝固浴內硫酸55-105g/l、硫酸鋅15-90g/l、 硫酸鈉120-290g/l、浴溫度25-45°C;(5) 塑化、牽伸得到成品纖維。
3、 如權利要求2所述的髙強高溼模量竹纖維素纖維的製備方法，其特徵在 於-竹漿粕浸漬鹼化時加入相對a -纖維素重量0. 1-0. 3%的聚氧乙烯脂肪胺或聚 乙二醇烷基胺。
4、 如權利要求2所述的高強高溼模量竹纖維素纖維的製備方法，其特徵在 於竹纖維素黃酸酯溶解過程中加入相對a -纖維素重量的0. 3-4. 5%的聚乙二醇 烷基胺。
5、 如權利要求2所述的高強高溼模量竹纖維素纖維的製備方法，其特徵在 於纖維素黃原酸酯黃化結束加入去離子水溶解後，再加入相對a-纖維素重量 的1. 0-2. 0%的CS2二次黃化後以製備竹纖維素黃酸粘膠。
6、 如權利要求2所述的高強高溼模量竹纖維素纖維的製備方法，其特徵在 於所述塑化的塑化浴為硫酸的濃度10-30 g/l，硫酸鋅濃度為1-6 g/1，溫度 95-謂。C。
7、 如權利要求2所述的高強高溼模量竹纖維素纖維的製備方法，其特徵在 於所述塑化為二級，包括A浴及B浴，A浴為硫酸濃度20-55 g/1,硫酸鋅濃 度5-40g/l，溫度55-95°C; B浴為硫酸濃度10-30 g/l，硫酸鋅濃度1-15 g/l， 溫度95-100°C。
8、 如權利要求2所述的高強高溼模量竹纖維素纖維的製備方法，其特徵在 於所述牽伸包括噴頭牽伸、盤間牽伸、塑化牽伸、回縮等，總牽伸比為60-400%。
9、 如權利要求2至8中任一項所述的高強高溼模量竹纖維素纖維的製備方 法，其特徵在於纖維素竹漿粕經220-270g/l的NaOH溶液浸漬鹼化，鹼化時 間0.4-4小時，控制浸漬鹼液中半纖維素含量不超過3%-5%，並壓榨粉碎，在 20-45。C下老成0. 3-7小時得到含a -纖維素26-34%、 NaOH14-19%的鹼纖維素。
全文摘要
本發明公開了一種高強高溼模量竹纖維素纖維及其製備方法，是採用纖維素竹漿粕為原料經過浸漬鹼化、壓榨粉碎、老成、黃化、溶解、熟成、過濾脫泡、溼紡凝固成型、牽伸和塑化以及後處理等步驟製備而成，纖維幹態斷裂強度2.50-5.00CN/dtex、溼態斷裂強度1.30-3.5CN/dtex，溼模量0.28-0.55CN/dtex。本發明克服了當前竹纖維素纖維溼態下易變形，尺寸穩定性差及不耐鹼的缺點，具有在溼態下織物不易變形，尺寸穩定性好、耐鹼性能好等優點，並保留了天然竹纖維的涼爽、透氣、吸溼、抑菌等優良特性，更重要的是其具有較高的強度性能，其應用性能良好。
文檔編號D01F2/10GK101200819SQ20071011404
公開日2008年6月18日 申請日期2007年11月8日 優先權日2007年11月8日
發明者劉建華, 劉海洋, 姜明亮, 東 王, 逄奉建 申請人:山東海龍股份有限公司