CN104313725B - 一种琼胶纤维的干湿法纺丝工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种琼胶纤维的干湿法纺丝工艺，其特征在于它包括如下步骤：（1）将琼胶加入DMSO或DMF溶剂中，在50‑90℃下搅拌，得到浓度为10‑18wt%的琼胶溶液；将溶液过滤、脱泡，制得琼胶纺丝液；（2）将制得的琼胶纺丝液输送至纺丝箱中，并从喷丝头的喷丝孔中喷出；喷出的液体经过空气层凝胶化；凝胶化的细流进入到凝固浴中形成初生纤维，初生纤维经过拉伸；再将初生纤维经过油剂浸泡、洗涤、脱水、晾干得到最终的纤维材料。本发明的优点在于采用干湿法纺丝，增强了纤维的力学强度。以水做凝固浴，避免了乙醇挥发带来的安全隐患，且溶剂可经减压蒸馏回收，整个生产过程无三废产生，适合大规模工业生产。

Description

一种琼胶纤维的干湿法纺丝工艺

技术领域

本发明涉及一种纤维的纺丝方法，特别是涉及一种琼胶纤维的干湿法纺丝工艺。

背景技术

目前，人类社会面临能源与环境的双重巨大压力，积极开发利用天然产物成为缓解这一压力的重要途径。

海洋的面积广阔，约占地球表面积的70%，蕴含了丰富的生物资源，其中的海藻资源具有巨大的生物量。我国海藻栽培有60余年历史，产量占世界70%以上，藻类栽培创造了显著的经济、社会和生态效益。

琼胶是海洋红藻的主要经济成分，作为一类应用范围丰富的海藻胶产品，其广泛地应用于食品、医药、保健、化妆品、印染等多个领域，具有广阔的应用和市场前景。可以应用于琼胶加工的红藻种类包括石花菜、真江蓠、龙须菜、细基江蓠繁枝变种、脆江蓠、芋根江蓠等三十余个物种，到目前为止，能够实现产业化养殖的种类有龙须菜、细基江蓠繁枝变种、脆江蓠和芋根江蓠。其中，龙须菜所含琼胶含量及其质量是上述江蓠中较好的一类。龙须菜产业已成为我国海洋经济重要的支柱产业之一，产生了显著的经济效益和社会效益。同时，也使我国琼胶化工产业基本摆脱了以往的作坊式以凉粉食品加工为主的产业面貌，形成了以精制琼胶条为主的产业，琼胶产量有了很大的提升。

中国专利（ZL201110119912.7）中曾用含乙醇的水溶液为凝固浴经湿法纺丝制得琼胶纤维，其强度可达1.6cN/dtex，开辟了琼胶用作纤维的新用途。

上述湿法纺丝是将高聚物配制成纺丝液之后，经过喷丝头将纺丝液直接喷入凝固浴来凝固成丝，在凝固时常会产生空洞，导致纤维的力学强度较低。而且上述纺丝工艺中，是以乙醇水溶液作凝固浴，由于乙醇易燃，在工业化生产过程中存在安全隐患，对车间要求较高，产业化难度较大。

发明内容

为了实现琼胶纤维工业生产的安全化，并确保琼胶纤维的高强度，本发明的目的是提供一种简便可行、经济环保，以水做凝固浴，经干湿法纺丝制备琼胶纤维的方法，该方法可以为琼胶纤维的工业化生产开辟出新的途径。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种琼胶纤维的干湿法纺丝工艺，其特征在于它包括如下步骤：

（1）琼胶纺丝液的制备：将琼胶加入DMSO或DMF溶剂中，在50-90℃下搅拌，得到浓度为10-18wt%的琼胶溶液；将溶液过滤、脱泡，制得琼胶纺丝液；

（2）琼胶纤维的纺丝工艺：将制得的琼胶纺丝液输送至纺丝箱中，并从喷丝头的喷丝孔中喷出；喷出的液体经过空气层凝胶化；凝胶化的细流进入到凝固浴中形成初生纤维，初生纤维经过拉伸；再将初生纤维经过油剂浸泡、洗涤、脱水、晾干得到最终的纤维材料。

所述空气层的长度为2-20mm。

所述油剂为硅油、二甲基硅油或氨基硅油的水溶液，浓度为0.05-0.5%（v/v），浸泡时间为2-12小时。

所述初纤维洗涤采用水洗法，脱水采取乙醇脱水法。

所述琼胶纺丝液的制备过程还包括琼胶在上述溶剂中的溶胀过程，溶胀时间5-30分钟，溶胀温度为10-40℃，然后于50-90℃的温度下溶解至完全溶解。

所述凝固浴为水，凝固浴温度为0-40℃。

初生纤维的拉伸比为1-1.5。

所述纺丝溶剂DMSO或DMF进入凝固浴后可通过减压蒸馏方式回收。

本发明的干湿法纺丝方法，由于空气层的加入，改变了先前单纯湿法纺丝的成纤过程，既可以保持湿法纺丝原有的纤维光滑，易于成型等特点，又可以在进入凝固浴前对纤维进行取向，有效降低纤维的直径，增强纤维的力学强度。采用的溶剂性能优良，基本无毒，且易于回收。而且以水做凝固浴，避免了乙醇挥发带来的安全隐患，且溶剂进入凝固浴水中，可经减压蒸馏回收，环境污染较小，整个生产过程无三废产生，适合大规模工业生产。

附图说明

图1是湿法纺丝所得纤维的扫描电镜图。

图2是湿法纺丝所得纤维横断面的扫描电镜图。

图3是干湿法纺丝所得纤维的扫描电镜图。

图4是干湿法纺丝所得纤维横断面的扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例来详细说明本发明，但本发明并不仅仅局限于以下实施例中。一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

对比例 1 ：单纯湿法纺丝

将120克琼胶加入到1080克DMSO中，在80℃充分搅拌溶解，得到含量10%（质量百分比）的琼胶溶液，过滤、脱泡并静置8小时制成纺丝液，将以上过滤脱泡后的纺丝液通过湿法纺丝机进入到凝固浴中凝固牵伸，凝固浴为水，凝固浴温度为室温，纤维的拉伸比牵伸比例为1.1，纤维经过油剂（硅油含量0.1%（v/v））浸泡4小时、水洗涤、乙醇脱水、晾干得到纤维材料。其扫描电镜图如图1、2所示，从图中可以看出湿法纺丝的纤维较粗，纤维内部较为蓬松。

实施例 1 ：干湿法纺丝

将120克琼胶加于1080克DMSO中，在80℃充分搅拌溶解，得到含量10%（质量百分比）的琼胶溶液，过滤、脱泡并静置8小时制成纺丝液，将以上过滤脱泡后的纺丝液通过干湿法纺丝机经过空气层（空气层长度5mm）凝胶化；凝胶化的细流进入到凝固浴中凝固牵伸，凝固浴为水，凝固浴温度为室温，纤维的拉伸比例为1.1，纤维经过油剂（硅油含量0.1%（v/v））浸泡4小时、洗涤、乙醇脱水、晾干得到纤维材料。其扫描电镜图如图3、4所示，从图中可以看出干湿法纺丝的纤维较细，纤维内部较为致密。

实施例 2 ：干湿法纺丝

将60克琼胶加于440克DMF中，在80℃下充分搅拌溶解，得到含量12%（质量百分比）的琼胶溶液，过滤、脱泡并静置6小时制成纺丝液，将以上过滤脱泡后的纺丝液通过干湿法纺丝机经过空气层（空气层长度10mm）凝胶化；凝胶化的细流进入到凝固浴中凝固牵伸，凝固浴为水，凝固浴温度为30℃，纤维的牵伸比为1.2，纤维经过油剂（氨基硅油含量0.1%（v/v））浸泡4小时、洗涤、乙醇脱水、洗涤、晾干得到纤维材料。

实施例 3 ：干湿法纺丝

将70克琼胶加入430克DMSO中，在80℃下充分搅拌溶解，得到含量14%的琼胶溶液，过滤、脱泡并静置6小时制成纺丝液，将以上过滤脱泡后的纺丝液通过干湿法纺丝机经过空气层（空气层长度12mm）凝胶化；凝胶化的细流进入到凝固浴中凝固牵伸，凝固浴为水，凝固浴温度为10℃，纤维的牵伸比为1.2，纤维经过油剂（二甲基硅油含量0.05%（v/v））浸泡10小时、洗涤、乙醇脱水、洗涤、晾干得到纤维材料。

将对比例1，实施例1，2，3所得的琼胶纤维进行力学性能测试，结果表明琼胶纤维的干态断裂强度分别达到1.6cN/dtex和2.5cN/dtex，2.8cN/dtex，3.1cN/dtex。由此可以看出，同等浓度的纺丝液，由于空气层的加入，纺丝液中大分子有较好取向，干湿法纺丝能够明显提高琼胶纤维的力学强度，且空气层的存在，降低了凝固浴对喷丝口的压力，使得干湿法纺丝可以提高纺丝液浓度。

Claims (9)

1.一种琼胶纤维的干湿法纺丝工艺，其特征在于它包括如下步骤：（1）琼胶纺丝液的制备：将琼胶加入DMSO或DMF溶剂中，在50-90℃下搅拌，得到浓度为10-18wt%的琼胶溶液；将溶液过滤、脱泡，制得琼胶纺丝液；（2）琼胶纤维的纺丝工艺：将制得的琼胶纺丝液输送至纺丝箱中，并从喷丝头的喷丝孔中喷出；喷出的液体经过空气层凝胶化；凝胶化的细流进入到凝固浴中形成初生纤维，初生纤维经过拉伸；再将初生纤维经过油剂浸泡、洗涤、脱水、晾干得到最终的纤维材料。

2.根据权利要求1所述的干湿法纺丝工艺，其特征在于所述空气层的长度为2-20mm。

3.根据权利要求1所述的干湿法纺丝工艺，其特征在于所述油剂为硅油、二甲基硅油或氨基硅油的水溶液，体积百分比浓度为0.05-0.5%，浸泡时间为2-12小时。

4.根据权利要求1所述的干湿法纺丝工艺，其特征在于所述初生纤维洗涤采用水洗法。

5.根据权利要求1所述的干湿法纺丝工艺，其特征在于初生纤维脱水采取乙醇脱水法。

6.根据权利要求1所述的干湿法纺丝工艺，其特征在于所述琼胶纺丝液的制备过程还包括琼胶在上述溶剂中的溶胀过程，溶胀时间5-30分钟，溶胀温度为10-40℃，然后于50-90℃的温度下搅拌至完全溶解。

7.根据权利要求1所述的干湿法纺丝工艺，其特征在于所述凝固浴为水，凝固浴温度为0-40℃。

8.根据权利要求1所述的干湿法纺丝工艺，其特征在于初生纤维的拉伸比为1-1.5。

9.根据权利要求1所述的干湿法纺丝工艺，其特征在于所述纺丝溶剂DMSO或DMF进入凝固浴后通过减压蒸馏方式回收。