CN107761184A - 一种原液着色复合纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种原液着色复合纤维及其制备方法。该复合纤维通过将染色纳米纤维素添加到聚合物溶液中进行溶液纺丝制备得到,其制备方法包括以下步骤:(1)制备染色纳米纤维素分散液;(2)制备聚合物溶液;(3)将染色纳米纤维素分散液与聚合物溶液进行混合,充分搅拌后依次进行过滤处理和脱泡处理,得到均匀稳定的混合纺丝液;(4)将混合纺丝液进行溶液纺丝。本发明制得的原液着色复合纤维着色均匀,色牢度高,过程简单,可以实现对染料的充分利用,生产过程环保高效,且能同时提高纤维的吸湿性能、抗静电性能和生物可降解性。
Description
技术领域
本发明属于纺织工业用原材料及其制造领域,具体涉及一种原液着色复合纤维及其制备方法。
背景技术
合成纤维自问世以来,就因其质轻、强度高、弹性好、防霉防虫蛀等优异性能而受到纺织行业的重视,但与传统天然纤维相比,合成纤维也存在一些明显的缺陷,如吸湿性差、抗静电性能差、染色难等,这在一定程度上限制了部分合成纤维在纺织服装领域的运用。以聚丙烯腈纤维为例,其作为三大合成纤维之一,虽然具有与羊毛相似的柔软性和保暖性,但容易累积静电、染色困难。
为了改善合成纤维的抗静电性,常会在纺丝体系中加入导电粒子如炭黑、石墨烯、碳纳米管和金属氧化物等,通过提高纤维材料的导电性来提升其抗静电性能。中国专利CN201710261332.9公开了一种将氧化石墨烯加入到聚丙烯腈纤维中改善其抗静电性的方法。但是碳基导电或抗静电材料会导致纤维带黑色,且价格昂贵,这些均不利于改性纤维的应用。为了获得具有丰富色彩的合成纤维,近年来出现了环保的原液着色技术,将一定粒度的颜料以固体微粒状态均匀分散在纺丝原液中,使所得纤维着色。然而,采用颜料着色也存在颜色调整困难、颜料颗粒分布不均、色谱不全以及影响纤维强度等问题。
纤维素作为一种天然高分子化合物,具有可再生、可生物降解、成本低廉、来源广泛等合成高分子不可比拟的优势。天然纤维素纤维,如棉、麻纤维具有良好的吸湿性、抗静电性和染色性能,被广泛用作纺织原材料。通过特殊的加工(如机械研磨、酸水解、生物酶水解、超声波处理等)可从天然纤维素材料中分离出纳米尺度的纤维素即纳米纤维素。通常纳米纤维素的直径为1-100nm,长度为100-1000nm。纳米纤维素除具有常规纤维素拥有的性能外,还具有高比表面积、高亲水性、高强度、高模量等特性。特别是其极大的比表面积使纳米纤维素表面暴露大量羟基,为其改性提供了丰富的化学反应位点。
现有技术中,将纳米纤维素或改性纳米纤维素作为增强体增强聚合物材料的产品很多,但并未出现将纳米纤维素染色后将其作为着色剂加入到合成高聚物纺丝原液中制备有色复合纤维,改善其染色性、抗静电性的产品。
有鉴于此,特提出本发明。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种以染色纳米纤维素为着色剂的原液着色复合纤维及其制备方法,其通过将染色纳米纤维素作为着色剂添加到合成高聚物的纺丝原液中,经溶液纺丝得到颜色均一、吸湿性和抗静电性均得到提升的原液着色复合纤维。
为实现本发明的上述目的,特采用以下技术方案。
一种原液着色复合纤维及其制备方法,其特征在于,它是将染色纳米纤维素添加到聚合物溶液中进行溶液纺丝制备得到,包括以下步骤:(1)制备染色纳米纤维素分散液;(2)制备聚合物溶液;(3)将染色纳米纤维素分散液与聚合物溶液进行混合,充分搅拌后依次进行脱泡处理和过滤处理,得到均匀稳定的混合纺丝液;(4)将混合纺丝液进行溶液纺丝。
所述的原液着色复合纤维中染色纳米纤维素的含量为50wt%以下,优选1wt%-20wt%之间。
所述的染色纳米纤维素的规格为直径小于100nm,长径比大于10。
所述的聚合物为聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚偏氟乙烯其中的一种。
步骤(1)所述的染色纳米纤维素分散液的分散介质为水、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜其中的一种。
步骤(2)所述的聚合物溶液的溶剂为水、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜其中的一种。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果。
(1)本发明通过将染色纳米纤维素作为着色剂加入到聚合物纤维中,赋予其均匀稳定的色彩,可通过改变染料的颜色、类别、染色纳米纤维素的含量而得到不同色彩、不同颜色深度的复合纤维。
(2)相对于传统聚合物纤维的着色方法而言,本发明制得的原液着色复合纤维着色均匀,色牢度高,过程简单,可以实现对染料的充分利用,生产过程环保高效,且能同时提高纤维的吸湿性能、抗静电性能和生物可降解性。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式,对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,但本领域技术人员将会了解,下列相关实施例仅用于说明本发明,而不应视为对本发明的限定。实施例中未注明具体条件者,按常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1:原液着色聚丙烯腈复合纤维的制备。
(1)选用固含量在5wt%以下,直径为10-50nm,长度为100-1000nm的纳米纤维素水分散液,在超声波清洗机中超声分散15min,超声功率为180-300W,得到分散良好的纳米纤维素水分散液,放置于60℃水浴中保温。
(2)称取0.1g还原蓝RSN于250ml丝口瓶中,将其放置于60℃水浴中,加5滴太古油调成浆状,加入50ml去离子水,称取1.5g氢氧化钠加入其中,开启磁力搅拌,待溶液温度升至60℃后,加入0.8g保险粉,反应15min。取步骤(1)所得纳米纤维素水分散液50ml加入其中,染色50min后结束,用去离子水离心洗涤2次,去掉未反应的染料和残余染色助剂。将水洗后沉淀分散在浓度为0.8g/L的双氧水溶液中,磁力搅拌的条件下,在35℃的水浴中氧化15min。氧化结束后用去离子水离心洗涤2次,在水洗后沉淀中加入N,N-二甲基甲酰胺(DMF),再通过减压旋转蒸发去除残余微量水分,添加适量DMF得到固含量为3wt%的染色纳米纤维素DMF分散液。
(3)按照配比称取9.45g聚丙烯腈粉末和5.55gDMF加入35g固含量为3wt%的染色纳米纤维素DMF分散液中,在40℃水浴中磁力搅拌4h,配制成总固含量为21wt%,染色纳米纤维素在总固体物中的含量为10wt%的均匀稳定的混合纺丝液,并将其在常温下过滤后静置脱泡24h。
(4)将脱泡后的混合纺丝液经直径为0.1mm的喷丝孔挤出到10-15℃、浓度为80%(v/v)的DMF水溶液凝固浴中,纺得初生纤维。对所述的初生纤维进行拉伸、热处理等工序后,得到原液着色聚丙烯腈复合纤维。
经过上述步骤制备的纤维的主要性能如下:断裂强度为2.2cN/dtex, K/S值为35.1,皂洗牢度大于5。
实施例2:原液着色聚乙烯醇复合纤维的制备。
(1)选用固含量在5wt%以下,直径为10-50nm,长度为100-1000nm的纳米纤维素水分散液,在超声波清洗机中超声分散15分钟,超声功率为180-300W,得到分散良好的纳米纤维素水分散液。
(2)取步骤(1)所得分散液100ml于丝口瓶中,将其置于60℃水浴中,开启磁力搅拌,加入0.1gMEGAFIX型活性红B-4BD,染色10min,加入2g硫酸钠,染色10min,再加入2g硫酸钠,染色25min,加入0.6g碳酸钠,染色15min,再加入1.4g碳酸钠,继续染色45min后结束。用去离子水离心洗涤去掉未反应的染料和残余染色助剂,添加适量水得到固含量为3wt%的染色纳米纤维素水分散液。
(3)在95℃条件下,机械搅拌3h制得20wt%的聚乙烯醇水溶液27g,再将浓度为3wt%的染色纳米纤维素水分散液20g、去离子水3g与之混合、搅拌均匀,得到总固含量为12wt%,染色纳米纤维素在总固体物中的含量为10wt%的均匀稳定的混合纺丝液,并将其在常温下过滤后静置脱泡24h。
(4)将脱泡处理后的混合纺丝液经过直径为0.1mm的喷丝孔挤出到40-45℃、浓度为400g/L的硫酸钠溶液中,纺得初生纤维,对所述的初生纤维进行拉伸、热处理、缩醛化等工序后,得到原液着色聚乙烯醇复合纤维。
经过上述步骤制备的纤维的主要性能如下:断裂强度为3.5cN/dtex, K/S值为34.37,皂洗牢度大于5。
Claims (5)
1.一种原液着色复合纤维及其制备方法,其特征在于,它是将染色纳米纤维素添加到聚合物溶液中进行溶液纺丝制备得到,包括以下步骤:(1)制备染色纳米纤维素分散液;(2)制备聚合物溶液;(3)将染色纳米纤维素分散液与聚合物溶液进行混合,充分搅拌后依次进行脱泡处理和过滤处理,得到均匀稳定的混合纺丝液;(4)将混合纺丝液进行溶液纺丝。
2.根据权利要求1所述的一种原液着色复合纤维及其制备方法,其特征在于,所述的原液着色复合纤维中染色纳米纤维素的含量为50wt%以下。
3.根据权利要求1所述的一种原液着色复合纤维及其制备方法,其特征在于,所述的染色纳米纤维素的规格为直径小于100nm,长径比大于10。
4.根据权利要求1所述的一种原液着色复合纤维及其制备方法,其特征在于,所述的聚合物为聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚偏氟乙烯其中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种原液着色复合纤维及其制备方法,其特征在于,步骤(1)所述的染色纳米纤维素分散液的分散介质为水、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜其中的一种。
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