CN103437100B

CN103437100B - 一种棉/亚麻混纺纱线的复合晶变改性方法

Info

Publication number: CN103437100B
Application number: CN201310320608.8A
Authority: CN
Inventors: 孟婥; 黄双; 孙以泽; 徐洋
Original assignee: SHANGHAI MENGJIN PHOTOELECTRIC TECHNOLOGY Co Ltd; Donghua University
Current assignee: SHANGHAI MENGJIN PHOTOELECTRIC TECHNOLOGY Co Ltd; Donghua University
Priority date: 2013-07-26
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2016-01-06
Anticipated expiration: 2033-07-26
Also published as: CN103437100A

Abstract

本发明涉及一种棉/亚麻混纺纱线的复合晶变改性方法，是将棉/亚麻混纺纱线置于密闭容器中，充入改性介质，升压至改性压力，然后瞬间释放压力，再抽真空、高速离心旋转牵伸和微波联合作用并去除改性介质，即获得复合晶变改性棉/亚麻混纺纱线。本发明晶变改性后的纱线孔隙增大、结晶度降低、纱线柔软，提高了产品的尺寸稳定性、柔软性和染色性能等；采用瞬间释放压力的方法，大幅提高了纱线的蓬松性和柔软性；采用抽真空、高速离心旋转牵伸和微波辐射联合作用，进一步提高了纱线的品质，并大幅提高了改性效率。

Description

一种棉/亚麻混纺纱线的复合晶变改性方法

技术领域

本发明涉及一种棉/亚麻混纺纱线的复合晶变改性方法，具体地说是一种通过将改性介质升压至改性压力、保压一段时间、然后瞬间释放压力，再采用抽真空、高速离心旋转牵伸和微波联合作用并去除改性介质的棉/亚麻混纺纱线复合晶变改性方法。

背景技术

棉/亚麻混纺纱线是由棉纤维与亚麻纤维按一定的配比混纺而成，混纺使棉纤维与亚麻纱线形成优势互补，既改善了亚麻的坚硬、易皱性，又保持了其良好的吸湿透气性能。但由于亚麻的硬挺、刺痒、难纺、难织、难染等缺点，仅仅靠混纺来改善纱线性能是远远不够的。

为了改变上述现状，已有很多种改性方法，如物理改性方法、化学改性方法和生物改性方法。物理改性方法主要包括放电技术改性、高压蒸汽闪爆改性、超声空化及微波辐照改性、液氨加工改性等。化学改性方法主要包括酯类改性、醚类改性、接枝改性和交联改性等。生物改性方法主要利用生物酶进行脱胶、抛光等处理。

现在国内外已经形成产业化生产的改性方法主要有液氨加工改性和碱丝光改性。液氨改性与碱丝光处理有着相似的效果，如天然卷曲消失、截面变圆、内腔变小等特点，但碱丝光改性的残留碱液不易去除且还会导致纱线融蚀和不均匀性，最主要的差别是液氨改性效果优于碱丝光改性。国内利用液氨作为改性介质，在密闭容器中常规升压—保压—再回收纱线中改性介质的方法对棉/亚麻混纺纱线有一定效果，但该方法只有一次改性，溶胀不彻底、结晶度降低不明显、染色性能没有得到明显改善。

发明内容

本发明的目的是提供一种棉/亚麻混纺纱线的复合晶变改性方法，具体地说是一种通过将改性介质增压到改性压力，并保压一段时间后，瞬间释放压力，再采用抽真空、高速离心旋转牵伸和微波联合作用并去除改性介质的棉/亚麻混纺纱线复合晶变改性方法。

本发明的一种棉/亚麻混纺纱线的复合晶变改性方法，是将棉/亚麻混纺纱线置于密闭容器中，充入改性介质，升压至改性压力，然后瞬间释放压力，再采用抽真空、高速离心旋转牵伸和微波联合作用并去除改性介质，即获得复合晶变改性棉/亚麻混纺纱线。其原理是：将棉/亚麻混纺纱线置于密闭容器中，该密闭容器可以在高压下动密封和负压下动密封，并且零泄漏。通过压力平衡充液和非平衡调速充液，可调节充入密闭容器中改性介质的流量、时间和温度，从而调控改性的压力、两相界面及上述参数的变化速率，进而调控液态介质的渗透率、渗透速率及蒸发速率等工艺参数；同时调节改性压力的保压时间；上述工艺可使改性介质的扩散系数提高，改性介质较好的渗透到纱线组织中，重构纱线纤维素分子间的氢键网络，改变了纱线的微观结构，加剧纱线纤维素大分子链段运动，使纱线纤维素分子间发生溶胀作用，孔隙增大，结晶度减小，实现了纱线晶格结构的一次调控。再通过高速溢流，瞬间释放密闭容器中大量液态改性介质，在纱线组织内部与外部瞬间产生巨大压差，形成高速爆膨，使改性介质的扩散系数大幅提高，完全重构了纱线纤维素分子间的氢键网络，纱线纤维素分子间溶胀作用更彻底，孔隙增大明显，结晶度显著降低，实现了纱线晶格结构的二次调控。最后再采用抽真空、高速离心旋转牵伸和微波联合作用，提升了丝光效果，结晶度也有所降低，实现了纱线晶格结构的第三次调控并同时去除棉/亚麻混纺纱线中的改性介质，大幅提高了改性效率，即完成了所述的复合晶变改性。针对不同刚度、不同组成成分的纱线，调节纱线晶格结构三次调控的相关参数，即可实现所述的复合晶变改性。复合晶变改性后棉/亚麻混纺纱线具有柔软性能优良、防皱抗缩、耐久蓬松，大幅提高了纱线的纺、织、染性能，成为卓越的新纺材。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种棉/亚麻混纺纱线的复合晶变改性方法，所述棉/亚麻混纺纱线的细度为7支～80支，混纺比例按质量比为5～95:95～5。

如上所述的一种棉/亚麻混纺纱线的复合晶变改性方法，通过纱线晶格结构的三次调控，使纱线纤维素分子间溶胀作用更彻底，孔隙明显增大，结晶度明显降低，上染率提高，色牢度提高，丝光度提高，最后采用高速离心旋转脱液、微波加热和抽真空并行或交替的蒸发方法去除棉/亚麻混纺纱线中的改性介质即完成了所述的复合晶变改性。采用所述的复合晶变改性方法，可使复合晶变改性棉/亚麻混纺纱线的微观晶格与所述棉/亚麻混纺纱线的微观晶格相比，孔隙增大14%～17%，结晶度减小21%～28%；所述复合晶变改性棉/亚麻混纺纱线与所述棉/亚麻混纺纱线相比，上染率提高32%～42%，色牢度提高25%～30%，丝光度提高，改性效率提高20%～25%。

如上所述的一种棉/亚麻混纺纱线的复合晶变改性方法，改性介质为液氨；改性介质需具备如下三点特征：1）具有优良的扩散性；2）能与纱线纤维素间形成大量的氢键，重构纱线纤维素分子间的氢键网络，提高纱线纤维素的溶胀性能；3）易于相变调控，便于改性介质蒸发与回收。而液氨具有分子量小、粘性小、表面张力小、易于相变等特殊的物理性质，这些特殊性质使得液氨满足上述三个特征。

如上所述的一种棉/亚麻混纺纱线的复合晶变改性方法，改性压力瞬间释放，瞬间产生高压力差，可以大幅提高改性介质的扩散系数，使棉/亚麻混纺纱线产生充分溶胀，是复合晶变改性的关键工艺过程。对不同的棉/亚麻混纺纱线，要求的改性压力不同，压力释放的快慢不同，瞬间产生的压力差不同，在不提高改性压力的前提下，要获得尽可能高的释放压力差，应使改性压力降到负压。对棉/亚麻混纺纱线，改性压力需要大于等于0.5MPa，会达到1.5MPa，因此所述改性压力应为0.5～1.5MPa。

为获得尽可能高的释放压力差，应使改性压力降到负压，因此改性压力的瞬间释放，要求改性压力瞬间降到改性压力的1%及以下。

如上所述的一种棉/亚麻混纺纱线的复合晶变改性方法，为了规范工艺标准，所述压力是指绝对压力。

如上所述的一种棉/亚麻混纺纱线的晶变改性方法，要获得优良的溶胀效果，要求压力从改性压力降到改性压力的1%的时间小于等于5秒即可，在1秒～5秒为宜，因此所述释放压力的瞬间为1秒～5秒，对应的所述释放压力的降压速率为0.5MPa/s～2MPa/s。

如上所述的一种棉/亚麻混纺纱线的复合晶变改性方法，为获得改性介质良好的扩散性及最佳改性效果，且改性过程能量消耗最小，需要调控充液过程中氨液的流量、时间和温度，达到调控压力的目的，进而调控介质渗透率、渗透速率、蒸发率、蒸发速率和相变过程。而升压过程是最重要的影响因素之一，对不同的纱线需采用不同的升压过程，大量试验表明：棉/亚麻混纺纱线适合用线性升压，升压速率k满足关系式其中t为升压时间，k₀为初始升压速率；对于棉/亚麻混纺纱线，初始升压速率k₀不小于0.5MPa/min，会达到1MPa/min。因此所述初始升压速率k₀在0.5MPa/min～1MPa/min范围内。

如上所述的一种棉/亚麻混纺纱线的复合晶变改性方法，在改性过程中，升压后保压一段时间是为了使改性介质能更充分的渗透到纱线组织结构中，更好的完成纱线纤维素分子间的氢键网络重构。这一过程对所有纱线的复合晶变改性都是必要的。对棉/亚麻混纺纱线，升压后保压3min以上即可，保压时间在3～10min为宜，因此所述升压后保压时间为3～10min。

如上所述的一种棉/亚麻混纺纱线的复合晶变改性方法，在棉/亚麻混纺纱线的第三次晶格调控的同时去除改性介质。

如上所述的第三次晶格调控为抽真空、高速离心旋转牵伸和微波联合作用并发运行或交替运行。抽真空至负压及以下；高速离心旋转速度至100～350rpm，旋转时间可达10min，径向牵伸至1～3.5mm；微波加热中单个改性釜功率在1kW～20kW之间。所述第三次晶格调控的同时去除改性介质为抽真空、高速离心旋转脱液和微波加热并发运行或交替运行。

有益效果：

本发明采用以上技术方案的优点如下：

1.本发明是通过改变晶体结构来达到改性目的的。改性处理后的纱线克服其原有缺陷，孔隙增大、结晶度降低、纱线柔软，提高了产品的尺寸稳定性、柔软性、匀染性和染色性能等。

2.本发明采用瞬间释放压力的方法，使得改性后的纱线最大程度的溶胀闪爆，柔软性能优良、防皱抗缩、耐久蓬松，大幅提高了纱线的纺、织、染性能，成为卓越的新纺材。

3.提供了一种无水、几乎无介质损耗、无污染、零排放、节能、高效的棉/亚麻混纺纱线改性方法。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，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。

实施例1

一种棉/亚麻混纺纱线的复合晶变改性方法，将混纺比例为95:5（质量比）的7支棉/亚麻混纺纱线置于密闭容器中，充入液氨，按线性升压方式升压，升压速率k满足关系式初始升压速率k₀为0.5MPa/min，升压至改性压力0.5Mpa，保压1min，然后在5秒内以0.5MPa/s的降压速率瞬间释放至0.005Mpa。最后采用高速离心旋转脱液、微波加热和抽真空并行的蒸发方法去除棉/亚麻混纺纱线中的改性介质，即获得复合晶变改性棉/亚麻混纺纱线。其中高速离心旋转速度至100rpm，旋转时间可达10min，径向牵伸至1mm；微波加热中单个改性釜功率为1kW；抽真空至负压及以下。所述复合晶变改性棉/亚麻混纺纱线的微观晶格与所述棉/亚麻混纺纱线的微观晶格相比，孔隙增大14%，结晶度减小21%；所述复合晶变改性棉/亚麻混纺纱线与所述棉/亚麻混纺纱线相比，上染率提高32%，色牢度提高25%，改性效率提高20%。

实施例2

一种棉/亚麻混纺纱线的复合晶变改性方法，将混纺比例为50:50（质量比）的20支棉/亚麻混纺纱线置于密闭容器中，充入液氨，按线性升压方式升压，升压速率k满足关系式初始升压速率k₀为0.5MPa/min，升压至改性压力0.8Mpa，保压5min，然后在5秒内以0.5MPa/s的降压速率瞬间释放至0.008Mpa。最后采用高速离心旋转脱液、微波加热和抽真空并行的蒸发方法去除棉/亚麻混纺纱线中的改性介质，即获得复合晶变改性棉/亚麻混纺纱线。其中高速离心旋转速度至140rpm，旋转时间可达10min，径向牵伸至2mm；微波加热的中单个改性釜功率为5kW；抽真空至负压及以下。所述复合晶变改性棉/亚麻混纺纱线的微观晶格与所述棉/亚麻混纺纱线的微观晶格相比，孔隙增大15%，结晶度减小22%；所述复合晶变改性棉/亚麻混纺纱线与所述棉/亚麻混纺纱线相比，上染率提高34%，色牢度提高25%，改性效率提高22%。

实施例3

一种棉/亚麻混纺纱线的复合晶变改性方法，将混纺比例为20:80（质量比）的32支棉/亚麻混纺纱线置于密闭容器中，充入液氨，按线性升压方式升压，升压速率k满足关系式初始升压速率k₀为1MPa/min，升压至改性压力1Mpa，保压8min，然后在2秒内以0.5MPa/s的降压速率瞬间释放至0.001Mpa。最后采用高速离心旋转脱液、微波加热和抽真空并行的蒸发方法去除棉/亚麻混纺纱线中的改性介质，即获得复合晶变改性棉/亚麻混纺纱线。其中高速离心旋转速度至200rpm，旋转时间可达10min，径向牵伸至3mm；微波加热中单个改性釜功率为10kW；抽真空至负压及以下。所述复合晶变改性棉/亚麻混纺纱线的微观晶格与所述棉/亚麻混纺纱线的微观晶格相比，孔隙增大15%，结晶度减小24%；所述复合晶变改性棉/亚麻混纺纱线与所述棉/亚麻混纺纱线相比，上染率提高35%，色牢度提高28%，改性效率提高20%。

实施例4

一种棉/亚麻混纺纱线的复合晶变改性方法，将混纺比例为5:95（质量比）的80支棉/亚麻混纺纱线置于密闭容器中，充入液氨，按线性升压方式升压，升压速率k满足关系式初始升压速率k₀为1MPa/min，升压至改性压力1.5Mpa，，保压10min，然后在1秒内以2MPa/s的降压速率瞬间释放至0.0015Mpa。最后采用高速离心旋转脱液、微波加热和抽真空交替的蒸发方法去除棉/亚麻混纺纱线中的改性介质，即获得复合晶变改性棉/亚麻混纺纱线。其中高速离心旋转速度至300rpm，旋转时间可达10min，径向牵伸至3.5mm；微波加热中单个改性釜功率为20kW；抽真空至负压及以下。所述复合晶变改性棉/亚麻混纺纱线的微观晶格与所述棉/亚麻混纺纱线的微观晶格相比，孔隙增大17%，结晶度减小28%；所述复合晶变改性棉/亚麻混纺纱线与所述棉/亚麻混纺纱线相比，上染率提高42%，色牢度提高30%，改性效率提高25%。

Claims

1.一种棉/亚麻混纺纱线的复合晶变改性方法，其特征是：将棉/亚麻混纺纱线置于密闭容器中，充入改性介质，升压至改性压力，然后瞬间释放压力，再采用抽真空、高速离心旋转牵伸和微波联合作用并去除改性介质，即获得复合晶变改性棉/亚麻混纺纱线；所述改性介质为液氨；所述改性压力P为0.5～1.5MPa，所述瞬间释放压力是指压力瞬间降到所述改性压力的1％及以下；所述瞬间是指1秒～5秒，所述释放压力的降压速率为0.5MPa/s～2MPa/s；升压后保持3min～10min。

2.根据权利要求1所述的一种棉/亚麻混纺纱线的复合晶变改性方法，其特征在于，所述棉/亚麻混纺纱线的细度为7支～80支，混纺比例按质量比为5～95:95～5。

3.根据权利要求1所述的一种棉/亚麻混纺纱线的复合晶变改性方法，其特征在于，所述复合晶变改性棉/亚麻混纺纱线的微观晶格与所述棉/亚麻混纺纱线的微观晶格相比，孔隙增大14％～17％，结晶度减小21％～28％；所述复合晶变改性棉/亚麻混纺纱线与所述棉/亚麻混纺纱线相比，上染率提高32％～42％，色牢度提高25％～30％，改性效率提高20％～25％。

4.根据权利要求1所述的一种棉/亚麻混纺纱线的复合晶变改性方法，其特征在于，所述压力为绝对压力。

5.根据权利要求1所述的一种棉/亚麻混纺纱线的复合晶变改性方法，其特征在于，所述升压为线性升压，升压速率k满足关系式其中t为升压时间，k₀为初始升压速率；k₀为0.5MPa/min～1MPa/min。

6.根据权利要求1所述的一种棉/亚麻混纺纱线的复合晶变改性方法，其特征在于，所述抽真空、高速离心旋转牵伸和微波联合作用为：抽真空直至负压及以下，高速离心旋转速度至100～350rpm、径向牵伸至1～3.5mm，微波辐射、抽真空和高速离心旋转牵伸联合作用，并发运行或交替运行，去除棉/亚麻混纺纱线中的改性介质。