CN106702516A

CN106702516A - 一种纤维素氨基甲酸酯纺丝原液的生产工艺

Info

Publication number: CN106702516A
Application number: CN201510598423.2A
Authority: CN
Inventors: 冯涛; 邓传东; 孙毅; 李蓉玲; 李雪梅; 唐金钟; 贺敏; 张玉剑; 易家祥
Original assignee: Yibin Grace Group Co Ltd
Current assignee: Yibin Grace Group Co Ltd
Priority date: 2015-09-17
Filing date: 2015-09-17
Publication date: 2017-05-24

Abstract

本发明涉及一种纤维素氨基甲酸酯纺丝原液的生产工艺，属于纤维素氨基甲酸酯纤维生产技术领域。本发明采用氧化铝来替代现有技术中的氧化锌，并结合特定的工艺步骤和工艺参数，形成一个完成度较高的纤维素氨基甲酸酯纤维纺丝原液生产过程，纤维素氨基甲酸酯的溶解操作温度较高（-5～5℃），该工艺能够提高纤维素氨基甲酸酯的溶解速度，并且降低能耗、提高生产效率，适合工业化大规模生产。

Description

一种纤维素氨基甲酸酯纺丝原液的生产工艺

技术领域

本发明涉及一种再生纤维素纤维纺丝原液的生产工艺，更具体地说，本发明涉及一种纤维素氨基甲酸酯纤维纺丝原液的生产工艺，属于纤维素氨基甲酸酯纤维生产技术领域。

背景技术

纤维素纤维是以自然界中不断再生的天然纤维为原料制成的化学纤维。现今纤维素纤维的生产主要为粘胶法，生产出来的产品为粘胶纤维。

粘胶纤维为再生纤维素纤维的一种，是最早投入工业化生产的化学纤维之一。粘胶纤维的吸湿性好，穿着舒适，可纺性优良，常与棉、毛或各种合成纤维混纺、交织、用于各类服装及装饰用纺织品。采用不同的原料和纺丝工艺制备出的高强力粘胶纤维，可用于轮胎帘子线、运输带等工业用品。目前我国是粘胶纤维第一生产大国，但目前国内纤维素纤维绝大部分还是按照传统的老工艺生产，包括浸渍、压榨、粉碎、老化、黄化、溶解、熟成、过滤、脱泡等工序制成粘胶，再由湿法纺丝制成粘胶纤维。

在粘胶纤维传统工艺中，纤维素的黄化过程要耗费大量的二硫化碳，而在纺丝阶段还排放出相当份额的硫化氢和无法回收的二硫化碳，给环境会造成了相当大的污染。另外，传统粘胶法成本高，生产工艺耗时长，导致花费大，生产效率却不高。

因此，近年来对粘胶纤维工艺的研究逐渐转向环境友好型以及能够提高生产效率，降低生产成本的新型工艺上来，并产生了一些新的成型技术。由于纤维素基本单元有三个羟基，很容易形成分子内和分子间氢键，结晶度很高，所以纤维素很难溶于一般的无机和有机溶剂中，需要采用特殊的溶剂或将其衍生化改性后才便于加工与利用。纤维素衍生化主要包括酯化、醚化和接枝共聚反应等。其中，纤维素与尿素反应生成纤维素氨基甲酸酯，过程较为简单，可纺性良好，对环境污染小，所得的纤维织物性能优良，而且尿素来源丰富且无毒，价格也比较便宜，反应产物纤维素氨基甲酸酯性质稳定，能够在常温常湿环境下储存很长时间。

国家知识产权局于2012.9.26公开了一件公开号为CN102691125A，名称为“一种由纤维素氨基甲酸酯制备再生纤维素纤维的方法”的发明，该发明涉及一种由纤维素氨基甲酸酯制备再生纤维素纤维的方法，该方法是以一种溶剂组合物来溶解纤维素氨基甲酸酯，溶剂组合物为含有6～10wt%的氢氧化钠、0.1～3wt%氧化锌的水溶液。将一定量的纤维素氨基甲酸酯均匀分散于该溶剂组合物中，低温条件下冷冻至-10℃以下，取出在不高于50℃的条件下解冻，进行湿法纺丝，丝条经过凝固、水洗、干燥后得到再生纤维素纤维。该方法解决了以往工艺中纤维素氨基甲酸酯溶解困难及溶液不稳定这两大难题，具有很高的工业化应用价值。

国家知识产权局于2012.5.2公开了一件公开号为CN102432894A，名称为“一种溶解纤维素氨基甲酸酯的组合溶剂及其使用方法”的发明，该发明涉及一种溶解纤维素氨基甲酸酯的组合溶剂。溶剂为含6～10wt%的氢氧化钠和0.1～3wt%氧化锌的水溶液。溶解方法是：把一定量的纤维素氨基甲酸酯分散于该溶剂组合物中，在-10～-20°C下冷冻3～5小时或者在液氮中冷冻3～5分钟，再在不高于50°C的条件下解冻，溶解得到较高浓度(4～15wt%)纤维素氨基甲酸酯溶液。所得纤维素氨基甲酸酯溶液中氢氧化钠含量较低，溶液稳定性较高，可在常温条件下静置数十天仍保持较好的流动性，无凝胶现象出现。该纤维素氨基甲酸酯溶液可用于纤维和膜的制造。

上述两件发明公开了采用氢氧化钠和氧化锌的水溶液来溶解纤维素氨基甲酸酯，以生产纺丝原液的方法。上述方法中采用氢氧化钠/氧化锌体系溶解纤维素氨基甲酸酯所需温度低(通常低于-10℃)，纤维素氨基甲酸酯溶解速度较慢，不适合工业化大规模生产。

发明内容

本发明旨在解决现有采用氢氧化钠和氧化锌水溶液来溶解纤维素氨基甲酸酯，以生产纺丝原液的溶解速度慢、溶解能耗高，不适合工业化大规模生产的问题，提供一种纤维素氨基甲酸酯纺丝原液的生产工艺，该工艺能够达到提高纤维素氨基甲酸酯的溶解速度，并且纤维素氨基甲酸酯的溶解操作温度较高，降低能耗、提高生产效率的目的。

为了实现上述发明目的，其具体的技术方案如下：

一种纤维素氨基甲酸酯纺丝原液的生产工艺，其特征在于：包括以下工艺步骤：

A、将纤维素氨基甲酸酯加入到氢氧化钠水溶液中，搅拌混合，进行第一次混合溶解，得到一次混合溶液；

B、向一次混合溶液中加入氧化铝，搅拌混合，进行第二次混合溶解，在-5～5℃下冷冻1～2h，得到二次混合溶液；

C、将二次混合溶液解冻至室温，得到纤维素氨基甲酸酯纤维纺丝原液。

本发明在步骤A中，所述的氢氧化钠水溶液的浓度为6～10%。

本发明在步骤A中，所述的氢氧化钠固体与纤维素氨基甲酸酯的质量比为 (1～2):1。

本发明在步骤A中，所述的第一次混合溶解的温度为-10～0℃。

本发明在步骤A中，所述的第一次混合溶解的时间为1～2h。

本发明在步骤B中，所述的氧化铝与纤维素氨基甲酸酯的质量比为1:(4～8)。氧化铝的浓度是1～2%。

本发明带来的有益技术效果：

1、本发明解决了现有采用氢氧化钠和氧化锌水溶液来溶解纤维素氨基甲酸酯，以生产纺丝原液的溶解速度慢、溶解能耗高，不适合工业化大规模生产的问题。本发明提供了一种纤维素氨基甲酸酯纤维纺丝原液的生产工艺，通过特定的工艺步骤和工艺参数，形成一个完成度较高的纤维素氨基甲酸酯纤维纺丝原液生产过程，纤维素氨基甲酸酯的溶解操作温度较高（-5～5℃），该工艺能够提高纤维素氨基甲酸酯的溶解速度，并且降低能耗、提高生产效率，适合工业化大规模生产。

2、本发明优选的，在步骤A中的氢氧化钠水溶液的浓度为6～10%。本发明优选的，在步骤A中的氢氧化钠固体与纤维素氨基甲酸酯的质量比为(1～2):1。在此氢氧化钠浓度范围以及氢氧化钠与纤维素氨基甲酸酯的质量比范围中，具有较好的溶解性。

3、本发明优选的，在步骤A中的第一次混合溶解的温度为-10～0℃。本发明优选的，在步骤A中的第一次混合溶解的时间为1～2h。上述溶解温度和时间的选择有利于纤维素氨基甲酸酯的溶解。

4、本发明优选的，在步骤B中的氧化铝与纤维素氨基甲酸酯的质量比为1:(4～8)。上述特定的工艺参数范围保证溶解速度最快，也能够溶解过程中能够保持在较高的操作温度。

具体实施方式

实施例 1

一种纤维素氨基甲酸酯纺丝原液的生产工艺，包括以下工艺步骤：

B、向一次混合溶液中加入氧化铝，搅拌混合，进行第二次混合溶解，在-5℃下冷冻1h，得到二次混合溶液；

实施例 2

B、向一次混合溶液中加入氧化铝，搅拌混合，进行第二次混合溶解，在5℃下冷冻2h，得到二次混合溶液；

实施例 3

B、向一次混合溶液中加入氧化铝，搅拌混合，进行第二次混合溶解，在0℃下冷冻1.5h，得到二次混合溶液；

实施例 4

B、向一次混合溶液中加入氧化铝，搅拌混合，进行第二次混合溶解，在-2℃下冷冻1.2h，得到二次混合溶液；

实施例 5

在实施例1-4的基础上：

优选的，在步骤A中，所述的氢氧化钠水溶液的浓度为6%。

优选的，在步骤A中，所述的氢氧化钠固体与纤维素氨基甲酸酯的质量比为1:1。

优选的，在步骤A中，所述的第一次混合溶解的温度为-10℃。

优选的，在步骤A中，所述的第一次混合溶解的时间为1h。

优选的，在步骤B中，所述的氧化铝与纤维素氨基甲酸酯的质量比为1:4，氧化铝的浓度是1%。

实施例 6

在实施例1-4的基础上：

优选的，在步骤A中，所述的氢氧化钠水溶液的浓度为10%。

优选的，在步骤A中，所述的氢氧化钠固体与纤维素氨基甲酸酯的质量比为2:1。

优选的，在步骤A中，所述的第一次混合溶解的温度为0℃。

优选的，在步骤A中，所述的第一次混合溶解的时间为2h。

优选的，在步骤B中，所述的氧化铝与纤维素氨基甲酸酯的质量比为1:8，氧化铝的浓度是2%。

实施例 7

在实施例1-4的基础上：

优选的，在步骤A中，所述的氢氧化钠水溶液的浓度为8%。

优选的，在步骤A中，所述的氢氧化钠固体与纤维素氨基甲酸酯的质量比为1.5:1。

优选的，在步骤A中，所述的第一次混合溶解的温度为-5℃。

优选的，在步骤A中，所述的第一次混合溶解的时间为1.5h。

优选的，在步骤B中，所述的氧化铝与纤维素氨基甲酸酯的质量比为1:5，氧化铝的浓度是1.5%。

实施例 8

在实施例1-4的基础上：

优选的，在步骤A中，所述的氢氧化钠水溶液的浓度为9%。

优选的，在步骤A中，所述的氢氧化钠固体与纤维素氨基甲酸酯的质量比为1.6:1。

优选的，在步骤A中，所述的第一次混合溶解的温度为-3℃。

优选的，在步骤A中，所述的第一次混合溶解的时间为1.8h。

优选的，在步骤B中，所述的氧化铝与纤维素氨基甲酸酯的质量比为1:6.5，氧化铝的浓度是1.1%。

Claims

1.一种纤维素氨基甲酸酯纺丝原液的生产工艺，其特征在于：包括以下工艺步骤：

2.根据权利要求1所述的一种纤维素氨基甲酸酯纺丝原液的生产工艺，其特征在于：在步骤A中，所述的氢氧化钠水溶液的浓度为6～10%。

3.根据权利要求1或2所述的一种纤维素氨基甲酸酯纺丝原液的生产工艺，其特征在于：在步骤A中，所述的氢氧化钠固体与纤维素氨基甲酸酯的质量比为(1～2):1。

4.根据权利要求1所述的一种纤维素氨基甲酸酯纺丝原液的生产工艺，其特征在于：在步骤A中，所述的第一次混合溶解的温度为-10～0℃。

5.根据权利要求1或4所述的一种纤维素氨基甲酸酯纺丝原液的生产工艺，其特征在于：在步骤A中，所述的第一次混合溶解的时间为1～2h。

6.根据权利要求1所述的一种纤维素氨基甲酸酯纺丝原液的生产工艺，其特征在于：在步骤B中，所述的氧化铝与纤维素氨基甲酸酯的质量比为1:(4～8)。