CN102080270A

CN102080270A - 再生纤维素纤维的改性方法

Info

Publication number: CN102080270A
Application number: CN 201010598300
Authority: CN
Inventors: 张瑞文; 张旺玺; 焦明立
Original assignee: Zhongyuan University of Technology
Current assignee: Zhongyuan University of Technology
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2011-06-01

Abstract

一种再生纤维素纤维的改性方法，包括浆粕，浸渍、压榨、粉碎，老成，黄化，连续溶解，过滤，脱泡，纺丝，其中在连续溶解步骤中添加功能性添加剂或在纺丝步骤前添加功能性添加剂，在所述的功能性添加剂里添加占功能性添加剂总重量1-3%的交联剂。采用本发明方法可以增加添加剂的固着率，减小再生纤维的水溶胀性，这对粘胶连续纺丝产品来说意义重大，那就是可以改进连续纺人造丝产品的沸水收缩率。

Description

再生纤维素纤维的改性方法

技术领域

本发明属于纤维素纤维改性技术领域，具体涉及一种再生纤维素纤维的改性方法。

背景技术

采用共混添加法使以溶液或微粒形式存在的有机高分子化合物填充到再生纤维内部，使再生纤维具备永久性特殊功能。这是目前再生纤维纤维差别化、功能性改性的流行方法，以此可以生产诸如阻燃、抗菌、抗静电、防辐射、防螨等功能性产品，利用甲壳素、蛋白质、淀粉等天然高分子作为功能性添加剂，也可以使用填充技术生产改性纤维素再生纤维。再生纤维素纤维生产方式有多种，如粘胶法、溶剂法、醋酸法等，作为最古老的一种化学纤维，现在仍然具有强盛的生命力，最近几年在发展中国家得到快速发展。其根本原因还在于再生纤维素纤维具有良好的使用性能，他具有与棉花相同的化学结构，染色容易且颜色鲜艳；抗静电性能好、保湿性好，服用舒适。用于和其他合成纤维混纺，可以改善混纺织物的可加工性、舒适性。

填充法改性纤维素纤维，工艺困难点在于功能性添加剂在纺丝过程容易流失，甚至保留在纤维表面的部分牢度较差，生产成本高且耐久性不良。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种再生纤维素纤维的改性方法。

本发明的再生纤维素纤维的改性方法，包括浆粕，浸渍、压榨、粉碎，老成，黄化，连续溶解，过滤，脱泡，纺丝，其中在连续溶解步骤中添加功能性添加剂或在纺丝步骤前添加功能性添加剂，在所述的功能性添加剂里添加占功能性添加剂总重量1-3%的交联剂。

所述的交联剂为具有反应性官能团的环氧类胺化物或醚化物。

所述的醚化物为二缩水甘油二醇醚，结构通式如下：

式中n=1~4。

所述的交联剂为乙二醇缩水甘油醚，丙二醇二缩水甘油醚，丙三醇多缩水甘油醚等。

本发明的方法中，优选在在纺丝成型后，用凝固浴钝化。

所用功能性添加剂为有机化合物或有柔性分子链段的高分子低聚物，并譬如蛋白质、甲壳素、有机阻燃剂等。且所使用的功能性添加剂是能够用稀NaOH配置成溶液或悬浮液的粉体，微粒，或液体。

本发明中功能性添加剂和所用交联剂首先混合均匀，配置成稳定的混合溶液，即预交联，预交联一定时间后加入粘胶溶液中。

本发明采用上述技术方案，通过特殊交联剂使填充物牢固存留在纤维内部。如蛋白质改性纤维，一般纤维成品中蛋白质的固着率为50%，使用本发明产品，固着率可以达到90%以上。

本发明的另一个优点是在保持或不降低再生纤维素纤维原有性能的前提下，通过功能性添加剂的混入使之获得特殊功能，而且，由于交联剂的缠结作用，这些功能性是耐久的。

产品多数是具有缩水甘油醚基团或氧化醇基团的双基环氧类化合物。这类交联剂主要是反应型化学交联，选择性比较强，对很多有机高分子化合物不适用。本发明产品含有适当的柔性链段，同时具有多反应性基团，主要成分是氮化合物或醚化合物，符合绿色环保要求。作用机理是物理缠结和化学交联同时存在。

交联剂的分子量和使用量是影响交联效果的关键。采取预交联，可以适当调整交联点的数量和分布，调节纺丝溶液的流变性、流动性、以及可纺丝加工性。用量为使用添加剂总重量的1-3%，远远低于文献介绍的1-15%，具有可操作性，生产容易控制。

然后所有的工艺过程等同与普通粘胶纤维成形，并不需要在凝固或烘干时在用交联剂处理。本发明也是改性纤维素再生纤维的一种制备方法，其所用交联剂为环氧类胺化物或醚化物，交联剂用量为添加剂总重量的1-3%。

本发明是改性纤维素再生纤维的制备方法，其中除了交联剂不同之外，所使用的添加剂是具有柔性的高分子，高分子添加物是具有NaOH能够溶解或溶化的溶液或微粒。在本发明中，实施例列举出功能性添加剂为蛋白质，但是，应当理解，添加剂的种类不局限于蛋白质，譬如，也可以是阻燃剂、抗静电剂等。

使用本发明生产改性纤维素再生纤维，首先用交联剂将添加物配制成碱性溶液，且交联剂占添加物重量的1-3%，根据添加物所含有的反应性基团情况确定交联剂的加入量。低于1%的比例，在同纤维素溶液混合时有可能不发生分子缠结作用，降低添加剂的固着率；也不推荐使用大于3%的比例，因为交联剂的量影响添加剂溶液的黏度。交联剂与添加剂的比例严重失调时，交联剂用量过大，造成局部缠结点增多，纺丝溶液趋于局部凝固，使体系黏度快速增大，破坏生产工艺稳定性。

本发明的另外一个特性，在于除增加添加剂的固着率之外，可以减小再生纤维的水溶胀性，这对粘胶连续纺丝产品来说意义重大，那就是可以改进连续纺人造丝产品的沸水收缩率。即使不使用添加剂，单独使用本发明，所获得的连续纺人造丝沸水收缩率介于3-5%，明显低于普通连续纺人造丝的沸水收缩率6-7%的水平。同时不影响再生纤维素纤维的基本性能，原因是交联剂对纤维素分子发生缠结，抵消内应力。

具体实施方式

用实施例解释本发明，但是应当理解，本发明不限于该描述范围。

实施例1

用常规方法制备的粘胶溶液（纤维素8.1%，总碱量5.9%，总硫量2.5%）。原液制备和纺丝工艺流程为：

浆粕→浸渍、压榨、粉碎→老成→黄化→连续溶解→过滤→脱泡→纺丝

预交联溶液的配制（以植物蛋白质改性粘胶纤维为例）：将乙二醇缩水甘油醚（商品名；Denakol EX-810）、丙二醇二缩水甘油醚（商品名；Denakol EX-931）或丙三醇多缩水甘油醚中的一种加入用碱溶液配制好的蛋白质溶液，蛋白质浓度30-50%，其中乙二醇缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚或丙三醇多缩水甘油醚的加入量占蛋白质重量的1.05%，低速搅拌3h，温度32℃，过滤。溶液pH值7-9。

用注射方法在纺丝前20分钟，具体的说，是在连续脱泡前将预交联后的功能性添加剂溶液快速与粘胶溶液混合，纺丝工艺参考流程见附图。蛋白质溶液和粘胶溶液混合，其中蛋白质溶液加入速度按蛋白质对甲纤重量比20%。

常规纺丝法纺丝，凝固浴组成为硫酸钠280g/l，硫酸锌13g/l，硫酸120g/l，温度48℃。

后处理工艺流程为：牵伸、切断→脱硫→水洗→上油→烘干→打包

对比样交联剂用量0%。

结果如下表。

项目	试验样	对比样	普通粘胶
				强度/cN.dtex^-1	2.61	2.63	2.78
伸长/%	19.5	21.2	21.6
				含水率/%	13.3	12.8	12.3
蛋白质含量(对甲纤，总氮量法)/%	17.14	10.03	0

实施例2

用常规方法制备的粘胶溶液（纤维素8.1%，总碱量5.9%，总硫量2.5%），制备方法同实例1。

将实施例1所述交联剂加入用碱溶液配制好的蛋白质溶液，蛋白质浓度30-50%，交联剂加入量占蛋白质重量的0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%，低速搅拌，时间都是3h，温度32-33℃，过滤。溶液pH值7-9。

用注射方法在纺丝前20分钟，具体的说，是在连续脱泡前将预交联后的功能性添加剂溶液快速与粘胶溶液混合，纺丝工艺参考流程见附图。蛋白质溶液和粘胶溶液混合，其中蛋白质溶液加入速度按蛋白质对甲纤重量比15%。

常规纺丝法纺丝，固浴组成，硫酸钠260-280g/l，硫酸锌10-13g/l，其他条件同实例1。

本实例的目的是在验证所述交联剂对纤维性能的影响和对纤维中蛋白质保留量的影响。随着交联剂的加入量的比例增大，变化明显的是干断裂伸长，且呈降低趋势；变化最明显的是蛋白质在纤维中的保留量：起初是逐渐增大，但交联剂到达一定的比例后（本例在3%），反而有降低之趋势。

结果如下表。

实施例3

将实施例1所述交联剂加入用碱溶液配制好的蛋白质溶液，蛋白质浓度30-50%，交联剂加入量占蛋白质重量的1.5%，低速搅拌，时间3h，温度32-33℃，过滤。溶液pH值7-9。

用注射方法在纺丝前20分钟，具体的说，是在连续脱泡前将预交联后的功能性添加剂溶液快速与粘胶溶液混合，纺丝工艺参考流程见附图。蛋白质溶液和粘胶溶液混合，其中蛋白质溶液加入速度按蛋白质对甲纤重量比5%、11%、15%、20%、33%、40%。

常规纺丝法纺丝，凝固浴组成，硫酸钠260-280g/l，硫酸锌10-13g/l，其他条件同实例1。

结果如下表。在蛋白质浓度很低时，交联的几率也是很低的，看不出交联效果;当蛋白质对甲纤的比例很大时，粘胶溶液形成不稳定的体系，纺丝困难，几乎生产不出正常产品。

实施例4

加入交联剂(该比例是交联剂对粘胶溶液中甲种纤维素的重量比，甲种纤维素在粘胶溶液中的比例为8.1%)，交联剂的比例为0-3%，本实例优选1.0-2.3%，和不加交联剂的空白样对比：0%、1.0%、1.5%、2.3%。交联剂的加入地点为后溶解机。工艺流程为：

另外再选择交联剂对纤维素重量比为1.5%的比例，加入地点与上述连续溶解不同，而是选择纺丝前注射法，以此对比交联剂加入地点（也是考评交联时间的影响）的影响。工艺流程为：

常规连续纺丝机法纺丝，凝固浴组成，硫酸钠260-270g/l，硫酸锌10-11g/l，其他条件同实例1。

本实例的目的是在验证所述交联剂对沸水收缩率的影响。由于交联剂的作用，是纤维分子结构发生物理缠结或交联，改善纤维的形态稳定性，而且，只要有交联剂的加入，效果是相似的，与交联剂的加入时间稍有影响，同样的加入比例，交联时间越长，缠结点增加，表现在纤维强度、伸长、沸水收缩率方面稍有差异。

结果如下表。

Claims

1.一种再生纤维素纤维的改性方法，包括浆粕，浸渍、压榨、粉碎，老成，黄化，连续溶解，过滤，脱泡，纺丝，其中在连续溶解步骤中添加功能性添加剂或在纺丝步骤前添加功能性添加剂，其特征在于：在所述的功能性添加剂里添加占功能性添加剂总重量1-3%的交联剂。

2.根据权利要求1所述的再生纤维素纤维的改性方法，其特征在于：所述的交联剂为具有反应性官能团的环氧类胺化物或醚化物。

3.根据权利要求2所述的再生纤维素纤维的改性方法，其特征在于：所述的醚化物为二缩水甘油二醇醚，结构通式如下：

Figure 2010105983006100001DEST_PATH_IMAGE001

式中n=1~4。

4.根据权利要求2所述的再生纤维素纤维的改性方法，其特征在于：所述的交联剂为乙二醇缩水甘油醚，1,3-二氯-2-丙醇，丙二醇二缩水甘油醚或丙三醇多缩水甘油醚。

5.根据权利要求1所述的再生纤维素纤维的改性方法，其特征在于：在纺丝成型后，用凝固浴钝化。

6.根据权利要求1所述的再生纤维素纤维的改性方法，其特征在于：所用功能性添加剂为蛋白质、甲壳素或有机阻燃剂。