CN101230496A

CN101230496A - 采用离子液体溶解和加工竹麻纤维的方法

Info

Publication number: CN101230496A
Application number: CNA2008100337927A
Authority: CN
Inventors: 何春菊; 王庆瑞; 陈雪英; 孙俊芬
Original assignee: Donghua University
Current assignee: Donghua University
Priority date: 2008-02-22
Filing date: 2008-02-22
Publication date: 2008-07-30

Abstract

本发明涉及一种采用离子液体溶解和加工竹麻纤维的方法，包括步骤：(1)将粉碎的竹、麻浆粕与离子液体混合均匀，在35～160℃温度下溶解、脱泡1～120小时，形成总固含量为3～50％的均一稳定纺丝溶液，其中竹、麻的质量比为1～99％∶99～1％；(2)经过滤、脱泡后，纺丝，凝固浴固化；(3)再经拉伸、水洗、漂白，再经过上油、干燥工序，得竹麻共混复合纤维。本发明中使用离子液体生产效率高且易于回收，符合绿色生产的要求，制得的复合纤维具有良好的机械强度、机械性能，制成的织物具有吸湿性能好、透气性强、手感柔软、织物悬垂性好、上色容易、抗菌性能等特点，同时为用作医药、卫生部门提供了一种材料。

Description

采用离子液体溶解和加工竹麻纤维的方法

技术领域

本发明属竹麻共混纤维制备领域，特别是涉及一种采用离子液体溶解和加工竹麻纤维的方法。

背景技术

自然界中的所有有机物质中，纤维素不仅储备量最大，而且有巨大的恢复量(每年的天然产出量有数十亿吨)。目前只有极少的纤维素被制成纤维。用于制造纤维和薄膜的纤维素量，还不及世界工业生产的纤维素产量的4％。

随着人类对自然界认识的不断深入以及石油、煤、天然气等资源的日益短缺，合成纤维的发展将受到限制，纤维素的利用将逐渐扩大。纤维素纤维由于原料纤维素能被生物分解或安全燃烧转化成水蒸气和二氧化碳，由废弃物引起的破坏环境问题少。因此发展纤维素纤维是十分必要的。其中，竹材作为一种纤维素来源，其生长周期短，一般3～5年即可成材砍伐，产量高，对生长环境要求低，使得成本较低。且不影响生态平衡，因此是未来极佳的纺织原料。并且竹的横截面布满了不规则的空隙，是一种超中空纤维，可在瞬间吸收和蒸发水分，具有极佳的透气、透湿的毛细管效应；因此，竹纤维吸具有吸湿性能好、透气性强、手感柔软、织物悬垂性好、上色容易、色泽鲜艳、穿着凉爽等一系列优点。同时，竹纤维还具有抑菌性能，并且不因穿着和水洗时而降低或消失。因此开发竹纤维显得非常有必要，具有可持续发展功能。

我国麻类作物资源丰富，品种齐全，拥有几乎世界所有的主要麻类作物。栽培的主要韧皮纤维作物有苎麻、亚麻、大麻、红麻(原称洋麻)、黄麻、青麻(原称苘麻)、大麻和剑麻等。麻材具有天然的抑菌、防霉性质.在生长过程中农药和杀虫剂使用少，平均产量非常高。将天然麻经过溶解再生后，得到的再生麻纤维的可纺性、织造性、可染性良好，手感柔软，具有吸湿性、透气性、强力高等特点，再生麻纤维的力学性能和穿着性能与明显优于天然麻纤维。在再生麻纤维的生产过程中极大限度地保留了天然麻的抑菌和防霉物质，使其架接在麻纤维大分子链上不受破坏，所以仍具有抑菌、防霉性能。同时纱线具有抗静电、高吸湿性、抗紫外线辐射等作用。

由于纤维素的热分解温度低于熔融温度而不能采用熔融法进行加工，并且其结晶度高及分子间、分子内存在大量氢键，而导致纤维素难溶解于常规的有机溶剂。从而使其在利用中受到限制。

目前生产纤维素纤维主要采用的是粘胶法，生产过程冗长而复杂，能耗和操作费用高，并存在废气、废水、废渣的污染、处理回收等多项问题。而离子液体为本世纪开发的一种新型溶剂，通过合适调配同样可作为纤维素的溶剂。该溶剂在较宽的温度范围内以液态存在，且具有良好的热稳定性和化学稳定性、无可测蒸气压、不燃、无挥发性，有利于环境保护和操作人员健康。可以通过选择适宜的阴、阳离子组合而改变其物理化学性质，是许多有机物、无机物和高分子材料的良溶剂。易于循环利用等。因而离子液体有21世纪“绿色溶剂”之美誉。许多离子液体对纤维素的溶解度很大，有些甚至达到25％；而采用纤维素黄化法生产粘胶纤维所采用的纤维素浓度不超过10％，因此采用离子液体生产纤维素纤维可以大大提高生产效率。

目前见于报道的竹麻共混纤维主要是采用传统的粘胶法生产纤维。如200510002955.1、200610020970.3、200610083861.6、200410046451.5。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用离子液体溶解和加工竹麻纤维的方法，利用竹、麻纤维的不同纤维特性及它们作为一种天然纤维素，可以溶解在共同溶剂中进行加工，实现生态安全生产，解决目前采用粘胶法生产纤维素纤维所带来的环境污染问题，满足生产需要。

本发明的一种采用离子液体溶解和加工竹麻纤维的方法，以离子液体为溶剂来溶解竹浆和麻、制备竹麻共混纤维，具体步骤包括：

(1)将粉碎的竹、麻浆粕与离子液体混合均匀，在35～160℃温度下溶解、脱泡1～120小时，形成总固含量为3～50％的均一稳定纺丝溶液，其中竹、麻的质量比为1～99％∶99～1％，微波辐射、施加一定的真空度等有利于浆粕的溶解；

(2)经过滤、脱泡后，采用湿法纺丝、干喷湿纺法或熔喷湿纺法进行纺丝，凝固浴固化，其中凝固浴为水或0～60％的离子液体水溶液，凝固浴温度为0～90℃，纺丝速度为5～150米/分；

(3)再经拉伸、水洗、漂白，以彻底除去纤维中的各种杂质，再经过上油、干燥等工序，得到竹麻共混复合纤维。

所述粉碎的竹、麻浆粕是将纤维素聚合度为300～2500、α-纤维素含量90％～100％的竹、麻浆粕经机械粉碎，浆粕活化处理或不处理，麻种类可以是苎麻、亚麻、大麻、红麻(原称洋麻)、黄麻、青麻、剑麻、蕉麻、菠萝麻、椰壳麻等或它们的混合物。

所述离子液体是由阳离子和阴离子组成，阳离子为取代基是氢、C₁～C₆的烷基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、羟乙基、羟丙基、烷氧基中的一种或几种的烷基季铵离子、烷基季磷离子、烷基咪唑离子或烷基吡啶离子；所述的阴离子为卤素离子、BF₄ ^-、PF₄ ^-、SCN^-、CN^-、OCN^-、CNO^-、CF₃SO₃ ^-、CF₃COO^-、(CF₃SO₂)₂N^-、(CF₃SO₂)₂Cl^-中的一种。

所述拉伸是纤维经过紧张拉伸、喷头拉伸、塑化拉伸、空气浴后拉伸或回缩等一种或几种组合进行拉伸，总拉伸率为3～200％。

所述复合纤维包括共混短纤维和长丝，纤维强度是2～5cN/dtex，纤维的截面形状有常规和异形，得到的纤维不仅可作为纺织原料，而且可作为炭纤维的原丝。

本发明的有益效果：

(1)我国幅员广阔，竹麻资源丰富，为竹麻纤维提供了广泛的资源；

(2)采用离子液体制备纤维，避免了粘胶法冗长而复杂的生产过程，生产过程明显缩短，能耗和操作费用低，而离子液体作为一种新型的纤维素溶剂，无毒无害、无挥发性，有利于环境保护和操作人员健康，离子液体的水溶液还可用做凝固浴，且易于回收，符合绿色生产的要求；

(3)本发明所制备得到的竹麻共混纤维具有良好的机械强度，其机械性能明显高于相应的采用粘胶法生产的常规粘胶纤维；

(4)共混纤维制成的织物具凉爽的感觉等优点，竹麻共混纤维具有吸湿性能好、透气性强、手感柔软、织物悬垂性好、上色容易，还有一定的抑菌能力，作为服装对人体健康有一定邦助，还可制成口罩、护垫、衬垫材料、卫生巾、包装袋等用于医疗卫生部门。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

每个实施例中的份数是重量份数。

实施例1

将粉碎的9份竹浆粕、1份红麻、90份[BMIM]Cl(1-丁基-3-甲基咪唑盐酸盐)离子液体混合均匀，在45℃下搅拌24小时，得到纺丝溶液。

纺丝溶液经过滤、脱泡后，经多孔喷丝板进入到含5％离子液体的凝固浴中，凝固浴温度为25℃。经过10％的拉伸后，再经水洗、漂白、上油、干燥等程序，纺丝速度为5米/分，得到强度为3.2cN/dtex的纤维。

实施例2

将粉碎的1份竹浆粕、1份黄麻、6份[C₂MIM]Cl(1-乙基-3-甲基咪唑盐酸盐)离子液体混合均匀，在100℃下搅拌120小时，得到纺丝溶液。

纺丝溶液经过滤、脱泡后，经多孔喷丝板进入到水凝固浴中，凝固浴温度为15℃。经过3％的拉伸后，再经水洗、漂白、上油、干燥等程序，纺丝速度为20米/分，得到强度为3.5cN/dtex的纤维。

实施例3

将粉碎的1份竹浆粕、4份红麻，5份黄麻、30份[AMIM]Cl(1-烯丙基-3-甲基咪唑盐酸盐)离子液体混合均匀，在60℃下搅拌80小时，得到纺丝溶液。

纺丝溶液经过滤、脱泡后，经多孔喷丝板进入到含25％离子液体的凝固浴中，凝固浴温度为55℃。经过8％的塑化拉伸后，再经水洗、漂白、上油、干燥等程序，纺丝速度为30米/分，得到强度为4.0cN/dtex的纤维。

Claims

1.一种采用离子液体溶解和加工竹麻纤维的方法，包括步骤：

(1)将粉碎的竹、麻浆粕与离子液体混合均匀，在35～160℃温度下溶解、脱泡1～120小时，形成总固含量为3～50％的均一稳定纺丝溶液，其中竹、麻的质量比为1～99％∶99～1％；

(2)经过滤、脱泡后，纺丝，凝固浴固化；

(3)再经拉伸、水洗、漂白，再经过上油、干燥工序，得竹麻共混复合纤维。

2.根据权利要求1所述的采用离子液体溶解和加工竹麻纤维的方法，其特征在于：所述粉碎的竹、麻浆粕是将纤维素聚合度为300～2500、α-纤维素含量90％～100％的竹、麻浆粕经机械粉碎。

3.根据权利要求1所述的采用离子液体溶解和加工竹麻纤维的方法，其特征在于：所述离子液体是由阳离子和阴离子组成，阳离子为取代基是氢、C₁～C₆的烷基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、羟乙基、羟丙基、烷氧基中的一种或几种的烷基季铵离子、烷基季磷离子、烷基咪唑离子或烷基吡啶离子；

所述的阴离子为卤素离子、BF₄ ^-、PF₄ ^-、SCN^-、CN^-、OCN^-、CNO^-、CF₃SO₃ ^-、CF₃COO^-、(CF₃SO₂)₂N^-或(CF₃SO₂)₂Cl^-中的一种。

4.根据权利要求1所述的采用离子液体溶解和加工竹麻纤维的方法，其特征在于：所述步骤(2)中的纺丝是湿法纺丝、干喷湿纺法或熔喷湿纺法进行纺丝，其中凝固浴为水或0～60％的离子液体水溶液，凝固浴温度为0～90℃，纺丝速度为5～150米/分。

5.根据权利要求1所述的采用离子液体溶解和加工竹麻纤维的方法，其特征在于：所述拉伸是纤维经过紧张拉伸、喷头拉伸、塑化拉伸、空气浴后拉伸或回缩中的一种或几种组合进行拉伸，总拉伸率为3～200％。

6.根据权利要求1所述的采用离子液体溶解和加工竹麻纤维的方法，其特征在于：所述复合纤维是共混短纤维或长丝，纤维强度是2～5cN/dtex，纤维的截面形状是常规或异形。