CN101392455B - 一种腈纶纤维改性制备超吸水纤维的方法 - Google Patents
一种腈纶纤维改性制备超吸水纤维的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种腈纶纤维改性制备超吸水纤维的方法，包括：将腈纶短纤维、长丝纤维或废丝纤维在含碱的混合有机溶剂中水解，腈纶纤维在含碱的混合有机溶剂中的重量百分浓度为5％-25％，水解温度为60-90℃，时间为3-10小时，水解后的纤维在含高价金属离子的甲醇溶液中交联处理，其中高价金属离子重量是纤维重量的万分之一至千分之一，甲醇的用量以浸没纤维为度；反应温度为室温，时间为1-3小时，在温度低于80℃的条件下干燥。本发明制备的超吸水纤维能吸收大量的水而不溶解于水，有吸水速度快和吸水倍率高的特点，可吸收自身重量150倍以上的无离子水。
Description
技术领域
本发明属腈纶纤维的改性制备领域，特别涉及一种腈纶纤维改性制备超吸水纤维的方法。
背景技术
超吸水纤维是继超吸水树脂而发展起来的特殊功能纤维。该种纤维能和超吸水树脂一样可吸收自身重量30—50倍的生理盐水或150倍以上的无离子水。这些水分能被保持在纤维内部，不能被挤压出来。超吸水纤维不仅有超吸水树脂的这种吸水、保水功能，而且由于纤维的直径小，通常30μ左右，具有大的表面积，因而吸水速度比树脂更快；纤维具有大的长径比，它可以和其他纤维缠绕一起不易于散落；超吸水纤维使用方便，可和其他纤维混纺制成纺织品或和其他各类纤维一起制成非织造布；和其他纤维一起交织，制成的织物即使在吸水纤维含量较高时也非常柔软。
超吸水纤维有比超吸水树脂优越得多得性能，在工农业和日常生活中有比超吸水树脂有更多的用途，大有发展前途。
目前国内有关超吸水纤维及其制造的专利仅有中国纺织科学研究院公开号为CN1407147的专利，南通中银纤维制品有限公司的公开号为CN1664189的专利，中国石油化工股份有限公司和天津工业大学的公开号为CN1743517和CN1743542的专利。还未见聚乙烯醇类高吸水纤维。
CN1407147专利是以丙烯酸、丙烯酸钠等丙烯酸酯一起在水溶液中聚合得到共聚物水溶液；以聚乙烯醇水溶液为芯层或皮层，经皮-芯型复合喷丝板挤出、热空气干法纺丝和热交联得到超吸水纤维
CN1664189专利是用丙烯酸系原料单体和增韧材料加水一次性投料→加压，分段控制，共聚共混→脱单体脱泡→挤出喷丝→流变态拉伸→固化成型→热交联处理→超吸水纤维。
CN1743517专利是用丙烯腈及甲基丙烯酸甲酯等单体和潜交联剂一起聚合得共聚丙烯腈溶液，经湿法纺丝拉伸得共聚丙烯腈纤维，再经热交联，适当碱性水解和弱酸洗涤后，脱水，干燥制得
CN1743542是以丙烯酸系单体和聚乙烯醇、潜交联剂溶液一步聚合法直接制备共混聚合物溶液，经干法纺丝纺制纤维后热交联处理后制得。
日本有关聚乙烯醇高吸水纤维的专利有特開2004-293022的聚乙烯醇吸水纤维是聚乙烯醇溶解在DMSO溶剂中，用甲醇做凝固浴纺丝，再经架桥剂(交联剂)聚丙烯酸等后处理交联成吸水纤维。
特開平07-189023是聚乙烯醇溶解在水中，用常规凝固浴纺丝，再经磷酸、磷酸铵、硫酸铵、硫酸钛或有机架桥剂羟甲基化合物、环氧化合物，异氰酸基化合物、醛基化合物交联剂后处理而成。
我们已申请了“一种高吸水聚乙烯醇纤维及其制备”及“一种用聚乙烯醇纤维制备超吸水纤维的方法”的两种聚乙烯醇类的吸水纤维的专利。本发明是利用腈纶纤维经过化学改性制备超吸水性纤维。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种腈纶纤维改性制备超吸水纤维的方法，本发明制备的超吸水纤维能吸收大量的水而不溶解于水，有吸水速度快和吸水倍率高的特点。
本发明的一种腈纶纤维改性制备超吸水纤维的方法，包括：
将腈纶短纤维、长丝纤维或废丝纤维在含碱的混合有机溶剂中水解，腈纶纤维在含碱的混合有机溶剂中的重量百分浓度为5％-25％，水解温度为60-90℃，时间为3-10小时，水解后的纤维在含高价金属离子的甲醇溶液中交联处理，通过在甲醇溶液中加高价金属的无机盐配制，其中高价金属离子重量是纤维重量的万分之一-千分之一，甲醇的用量以浸没纤维为度；反应温度为室温，时间为1-3小时，在温度低于80℃的条件下干燥。
所述的混合有机溶剂是甲醇、乙醇、异丙醇或丙酮和水的混合液，其中水在混合有机溶剂中的重量百分比是10％-60％。
所述的含碱的混合有机溶剂中的碱是氢氧化钠或氢氧化钾，氢氧化钠或氢氧化钾在混合有机溶剂中的重量百分含量是1％-10％。
所述的高价金属离子是钙、镁、铝离子。
本发明的这种超吸水纤维腈纶纤维，是腈纶纤维在碱存在的条件下水解，使其纤维中的氰基转换成羧酸钠或羧酸钾，得到聚丙烯酸钠或聚丙烯酸钾纤维，再引入高价金属离子使水溶性的盐纤维通过难电离的高价羧酸盐交联成可再水中吸水膨大而不溶解的纤维。
有益效果
(1)本发明制造的超吸水纤维能吸收大量的水而不溶解于水，有吸水速度快和吸水倍率高的特点，可吸收自身重量150倍以上的无离子水；
(2)本方法不需要纺丝这道工艺，无废水排放，溶剂可回收利用，容易以各种不同规模投入生产，生产设备简单，设备投资少，初期资金投入少。
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做各种改动或修改，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。
实施例1
在9公斤混合有机溶剂是甲醇和水的混合液，其中水的重量百分比是40％，甲醇的重量百分比是60％，加入800克氢氧化钠，混合均匀。浸入1公斤腈纶生产中的废丝。不断震荡，控制温度75℃，时间6小时。取出反应后的纤维，浸入含0.5克钙离子的甲醇溶液中，室温下震荡反应2小时，取出纤维在80℃温度下干燥，得到超吸水纤维，该纤维的无离子水吸收倍率达300倍，生理盐水的吸收倍率为35倍。
实施例2
在9公斤混合有机溶剂是乙醇和水的混合液，其中水的重量百分比是50％，乙醇的重量百分比是50％，加入900克氢氧化钾，混合均匀。浸入450克腈纶短丝。不断震荡，控制温度80℃，时间4小时。取出反应后的纤维，浸入含1克镁离子的甲醇溶液中，室温下震荡反应1小时，取出纤维在70℃温度下干燥，得到超吸水纤维，该纤维的无离子水吸收倍率达350倍，生理盐水的吸收倍率为45倍。
实施例3
在9公斤混合有机溶剂是丙酮和水的混合液，其中水的重量百分比是10％，丙酮的重量百分比是90％，加入90克氢氧化钠，混合均匀。浸入2.4公斤腈纶长丝。不断震荡，控制温度60℃，时间10小时。取出反应后的纤维，浸入含0.3克铝离子的甲醇溶液中，室温下震荡反应1小时，取出纤维在70℃温度下干燥，得到超吸水纤维，该纤维的无离子水吸收倍率达170倍，生理盐水的吸收倍率为27倍。
实施例4
在9公斤混合有机溶剂是异丙醇和水的混合液，其中水的重量百分比是60％，异丙醇的重量百分比是40％，加入900克氢氧化钠，混合均匀。浸入0.5公斤腈纶废丝。不断震荡，控制温度90℃，时间3小时。取出反应后的纤维，浸入含0.8克钙离子的甲醇溶液中，室温下震荡反应1小时，取出纤维在60℃温度下干燥，得到超吸水纤维，该纤维的无离子水吸收倍率达360倍，生理盐水的吸收倍率为51倍。
Claims (3)
1.一种腈纶纤维改性制备超吸水纤维的方法，包括：
将腈纶短纤维、长丝纤维或废丝纤维在含碱的混合有机溶剂中水解，腈纶纤维在含碱的混合有机溶剂中的重量百分浓度为5％-25％，水解温度为60-90℃，时间为3-10小时，水解后的纤维在含钙、镁或铝离子的甲醇溶液中交联处理，其中钙、镁或铝离子重量是纤维重量的万分之一-千分之一，甲醇的用量以浸没纤维为度；反应温度为室温，时间为1-3小时，在温度低于80℃的条件下干燥。
2.根据权利要求1所述的一种腈纶纤维改性制备超吸水纤维的方法，其特征在于：所述的混合有机溶剂是甲醇、乙醇、异丙醇或丙酮和水的混合液，其中水在混合有机溶剂中的重量百分比是10％-60％。
3.根据权利要求1所述的一种腈纶纤维改性制备超吸水纤维的方法，其特征在于：所述的含碱的混合有机溶剂中的碱是氢氧化钠或氢氧化钾，氢氧化钠或氢氧化钾在混合有机溶剂中的重量百分含量是1％-10％。
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