CN108374210A - 超仿棉长丝的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超仿棉长丝的制备方法，属于纺织材料技术领域。该方法通过熔融纺丝制备涤纶长丝并将其作为仿棉长丝的芯层，通过油剂泵将溶解的纤维素溶液涂覆在涤纶长丝表面作为仿棉长丝的皮层，最后通过凝固浴‑干燥得到超仿棉长丝。该方法将熔融纺丝技术和湿法纺丝技术结合，制备的皮芯结构纤维克服了涤纶和纤维素热分解温度温差大的而引起的纤维素易分解的问题。

Description

超仿棉长丝的制备方法
技术领域
本发明涉及涤纶纺丝的制备，属于纺织材料技术领域，具体地涉及一种超仿棉长丝的制备方法。
背景技术
涤纶是三大合成纤维中工艺最简单的一种，价格也相对便宜，再加上它具备结实耐用、弹性好、不易变形、耐腐蚀、绝缘、挺括、易洗快干等特点，为人们所喜爱。由普通涤纶长丝织成的织物，其制衣用性能具有强度好，滑爽挺括、易洗快干等优点，但存在着手感硬、触感差、光泽不柔和、透气性、吸湿性差等缺点，由于其疏水特性而在对吸湿或水性要求较高领域中的应用受到了限制。未来衣着服饰用纺织品将朝向舒适、健康的方向发展，其中，透气、吸湿、排汗将成为研究重点。
再生纤维素纤维是最早投入工业化生产的化学纤维之一，由于其吸湿性好，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。高强力纤维素纤维还可用于轮胎帘子线、运输带等工业用品，纤维素纤维是一种应用较广泛的化学纤维。
纤维素面料又名木天丝，是一种运动型环保面料，因其特殊的纳米螺纹分子结构，就好像面料表层空气流通的管道，保证充足的循氧量，锁住水分，所以拥有相当好的调湿效果。这种面料具有超强的抗静电性能，不会产生附着在身体上的感觉，因而十分滑爽，特别适合运动穿着，同时，其含湿率是最符合人体皮肤生理要求的，具有良好的透气性和调湿功能，被国内外媒体一致称为“会呼吸的面料”。
普通纤维素纤维的断裂强度比棉小，约为1.6～2.7cN/dtex；断裂伸长率大于棉，为16％～22％；湿强下降多，约为干强的50％，湿态伸长增加约50％，其模量比棉低，在小负荷下容易变形，而弹性回复性能差，因此织物容易伸长，尺寸稳定性差。
为了获得一种既有涤纶纤维强度好、挺括、尺寸稳定等特性，又具备黏胶手感柔软、光滑凉爽、透气、抗静电、染色绚丽等优点的纤维，因此，超仿棉纤维应运而生。超仿棉纤维兼具棉和涤纶的优良特性，达到仿棉似棉、仿棉胜棉的效果。
授权公告号为CN202081200U的中国发明专利，公开了一种仿天然纤维的涤纶长丝，其为一种皮芯纤维(包芯纱)，皮层为天然纤维纱线织物，芯层为涤纶长丝，具体地为纱线(包芯纱)，制备工艺复杂繁琐，同时也并没有涉及皮芯纤维(单丝)，且并没有具体介绍其制备方法。
申请公布号为CN102378833A的中国发明专利申请，公开了一种芯鞘复合纤维，其具体为通过熔融纺丝技术制备得到的复合纤维，再通过溶剂处理后得到混纤丝。
申请公布号为CN101240467A公开了一种纤维素-聚丙烯腈复合纤维及其制造方法，具体是单纯通过湿法纺丝制备混纺型或皮芯型的复合纤维，但这种方法制备皮芯纤维时，芯层内部溶剂在凝固浴中扩散时很容易导致纤维结构不稳定，或者凝固不完全和残留。
特开昭JPS52-85518A公开了一种吸湿性皮芯纤维，通过皮芯复合纺丝机熔融纺丝获得，但由于聚酯和纤维素的纺丝温度差别很大，纤维素很容受热分解，影响纺丝效果，和产品性能。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明公开了一种避免纤维素热分解的超仿棉长丝的制备方法。
为实现上述目的，本发明公开了一种超棉长丝的制备方法，它包括如下步骤：
1)对聚酯进行熔融纺丝制备涤纶长丝；
2)采用油剂泵将纤维素溶液均匀地涂覆在所述步骤1)的涤纶长丝表面，再经凝固浴处理使得纤维素凝固在涤纶长丝的表面；
3)继续采用清水洗涤、干燥即制备得到超仿棉长丝，所述超仿棉长丝为皮芯结构，所述皮芯结构的芯层为涤纶长丝，所述皮芯结构的皮层为纤维素。
进一步地，所述步骤2)中，所述凝固浴为待涤纶长丝表面涂覆完毕纤维素溶液后，继续将其浸渍在质量百分比含量为10％～30％的离子液体水溶液中，浸渍处理至少1min；控制离子液体水溶液的温度为28±1℃；所述凝固浴为溶剂稀释过程，同时使纤维素固化在涤纶长丝的表面；
再进一步地，所述步骤2)中，所述纤维素溶液为将纤维素溶解至离子液体中，配制得到质量百分比含量为10％的纤维素溶液，所述离子液体为氯化1-丁基-3-甲基咪唑、氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑、氯化1-乙基-3-甲基眯唑、1-乙基-3-甲基眯唑醋酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑二乙基磷酸盐中的一种。
更进一步地，所述纤维素为再生纤维素或醋酸丁酸纤维素中的一种，所述再生纤维素以天然纤维素为原料，不改变它的化学结构，仅改变天然纤维素的物理结构，所述天然纤维素包括棉、麻、竹子、树、灌木中的一种。
更进一步地，所述纤维素的热分解温度不低于280℃，且介于熔融纺丝的温度之间。
更进一步地，所述步骤1)中，熔融纺丝的温度控制为280～290℃。
更进一步地，所述步骤1)中，所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚对苯二甲酸丙二醇酯中的一种。
为了更好的实现本发明的目的，作为本发明技术方案的一种技术优选，所述纤维素为醋酸丁酸纤维素，将醋酸丁酸纤维素溶解至丙酮中制备得到质量百分比含量为10％左右的醋酸丁酸纤维素溶液；
待醋酸丁酸纤维素溶液在涤纶长丝表面涂覆完毕后，将其浸渍于水中，其目的是使丙酮溶剂尽可能的得到稀释，使醋酸丁酸纤维素在涤纶长丝表面固化。
作为本发明技术方案的一种技术优选，所述纤维素为再生纤维素，将再生纤维素与离子液体混合后加热制备得到质量百分比含量为10％左右的纤维素溶液；
待醋酸丁酸纤维素溶液在涤纶长丝表面涂覆完毕后，将其浸渍于离子液体的水溶液中，其目的是使离子液体尽可能的得到稀释，使纤维素在涤纶长丝表面固化，所述离子液体的水溶液为将氯化1-丁基-3-甲基咪唑、氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑、氯化1-乙基-3-甲基咪唑、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑二乙基磷酸盐中的一种溶解至水中得到质量百分比含量为10％～30％的水溶液。
有益效果：
1、本发明的制备方法克服了涤纶和纤维素热分解温度温差大而引起的纤维素易分解的问题，首先采用熔融纺丝技术制备得到涤纶长丝作为皮芯纤维结构的芯层，然后再采用湿法纺丝技术将纤维素涂覆在涤纶长丝表面，经凝固浴、水洗、干燥等工艺最终制备得到以涤纶长丝作为芯层，纤维素作为表层的皮芯结构纤维，该制备方法联合熔融纺丝和湿法纺丝技术，避免了单一的熔融纺丝技术造成的纤维素分解问题及单一的湿法纺丝制备皮芯纤维出现芯层难凝固的问题；
2、本发明制备方法制备的皮芯结构纤维结构保留了原有聚酯和纤维素的良好性能，且结构稳定，强度高，节省制备成本，同时该制备方法适宜工业化生产超仿棉长丝。
附图说明
图1为本发明制备方法的工艺过程图；
图2为本发明再生纤维素的热解过程曲线图；
上述图中的标号如下所示：
涤纶长丝1、油剂泵2、凝固浴3。
具体实施方式
为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。
实施例1
本实施例公开了一种超仿棉长丝的制备方法，它包括如下步骤：
1)对聚酯进行熔融纺丝制备涤纶长丝，控制熔融纺丝的温度为285℃，聚酯优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；
2)在室温下，将38.9g干燥的再生纤维素(优选为棉和麻的混合物，其制备过程为仅改变物理结构)与350g[EMIM]Ac(1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐)在不锈钢釜中混合均匀，然后逐渐升高温度至100℃，得到纤维素溶液，控制泵压力为8kgf/cm2，采用油剂泵将纤维素溶液均匀地涂覆在所述步骤1)的涤纶长丝表面，再经凝固浴处理使得纤维素凝固在涤纶长丝的表面；所述凝固浴为[EMIM]Ac(1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐)的水溶液，所述[EMIM]Ac的水溶液质量百分比含量为10％，控制凝固浴的温度为28±1℃，处理时间为5min；
3)继续采用清水洗涤，去除残留溶剂，干燥即制备得到超仿棉长丝，所述超仿棉长丝为皮芯结构，所述皮芯结构的芯层为涤纶长丝，所述皮芯结构的皮层为再生纤维素。
如图1所示的，采用油剂泵2将纤维素溶液均匀地涂覆在熔融纺丝制备的涤纶长丝1的表面，再经凝固浴3处理及相关的后处理干燥等，制备得到本实施例的超仿棉长丝。
将本实施例选用的再生纤维素进行热解实验，得到了图2所示的热解过程曲线图，结合图2可知，第一区域是从室温开始到90℃左右的T1部分，在该区域，纤维素试样吸热使温度升高，使得纤维素试样中的水分解吸附或纤维素试样中一些蜡质成分的软化和融解；第二区域是介于T1部分与T2部分之间的区域，该区域对应的温度为90℃～190℃左右，在该区域内，纤维素试样发生微量的失重，同时也有少量的吸热，这是其发生解聚及“玻璃化”转变现象的一个缓慢过程；从图1中所示的280℃～400℃的温度段，是纤维素样品热解的主要阶段，在该范围内纤维素热解生成小分子气体和大分子的可冷凝挥发份，从而造成明显的失重，其中，在图2所示的294℃左右，其失重速率达到最大值，这个温度点是由吸热到放热的转变。
而本实施例的涤纶长丝的熔点为258℃，控制熔融纺丝的温度为285℃，若将涤纶长丝与再生纤维素混合在一起进行熔融纺丝，必然或引起再生纤维素的分解，而本发明的制备方法避免了再生纤维素的分解。
实施例2
本实施例公开了一种超仿棉长丝的制备方法，它包括如下步骤：
1)对聚酯进行熔融纺丝制备涤纶长丝，控制熔融纺丝的温度为280℃，聚酯优选为聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)；
2)在室温下，将38.9g干燥的醋酸丁酸纤维素与350g丙酮在不锈钢釜中混合均匀，得到醋酸丁酸纤维素溶液，控制泵压力为8kgf/cm2，采用油剂泵将醋酸丁酸纤维素溶液均匀地涂覆在所述步骤1)的涤纶长丝表面，再经凝固浴处理使得纤维素凝固在涤纶长丝的表面；所述凝固浴为水，控制凝固浴的温度为28±1℃，处理时间为3min；
3)继续采用清水洗涤，去除残留溶剂，干燥即制备得到超仿棉长丝，所述超仿棉长丝为皮芯结构，所述皮芯结构的芯层为涤纶长丝，所述皮芯结构的皮层为纤维素。
实施例3
本实施例公开了一种超仿棉长丝的制备方法，它包括如下步骤：
1)对聚酯进行熔融纺丝制备涤纶长丝，控制熔融纺丝的温度为290℃，聚酯优选为聚对苯二甲酸丙二醇酯(PPT)；
2)在室温下，将38.9g干燥的再生纤维素(优选为棉、麻和竹子的混合物，其制备过程为仅改变物理结构)与350g氯化1-丁基-3-甲基咪唑在不锈钢釜中混合均匀，然后逐渐升高温度至100℃，得到纤维素溶液，控制泵压力为8kgf/cm2，采用油剂泵将纤维素溶液均匀地涂覆在所述步骤1)的涤纶长丝表面，再经凝固浴处理使得纤维素凝固在涤纶长丝的表面；所述凝固浴为氯化1-丁基-3-甲基咪唑的水溶液，所述氯化1-丁基-3-甲基咪唑的水溶液质量百分比含量为12％，控制凝固浴的温度为28±1℃，处理时间为2min；
3)继续采用清水洗涤，去除残留溶剂，干燥即制备得到超仿棉长丝，所述超仿棉长丝为皮芯结构，所述皮芯结构的芯层为涤纶长丝，所述皮芯结构的皮层为再生纤维素。
实施例4
本实施例公开了一种超仿棉长丝的制备方法，它包括如下步骤：
1)对聚酯进行熔融纺丝制备涤纶长丝，控制熔融纺丝的温度为290℃，聚酯优选为聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)；
2)在室温下，将38.9g干燥的再生纤维素(优选为棉、麻、竹子和树的混合物，其制备过程为仅改变物理结构)与350g氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑在不锈钢釜中混合均匀，然后逐渐升高温度至100℃，得到纤维素溶液，控制泵压力为8kgf/cm2，采用油剂泵将纤维素溶液均匀地涂覆在所述步骤1)的涤纶长丝表面，再经凝固浴处理使得纤维素凝固在涤纶长丝的表面；所述凝固浴为氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑的水溶液，所述氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑的水溶液质量百分比含量为15％，控制凝固浴的温度为28±1℃，处理时间为2min；
3)继续采用清水洗涤，去除残留溶剂，干燥即制备得到超仿棉长丝，所述超仿棉长丝为皮芯结构，所述皮芯结构的芯层为涤纶长丝，所述皮芯结构的皮层为再生纤维素。
实施例5
本实施例公开了一种超仿棉长丝的制备方法，它包括如下步骤：
1)对聚酯进行熔融纺丝制备涤纶长丝，控制熔融纺丝的温度为285℃，聚酯优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；
2)在室温下，将38.9g干燥的再生纤维素(优选为棉、麻、竹子、树和灌木的混合物，其制备过程为仅改变物理结构)与350g氯化1-乙基-3-甲基咪唑在不锈钢釜中混合均匀，然后逐渐升高温度至100℃，得到纤维素溶液，控制泵压力为8kgf/cm2，采用油剂泵将纤维素溶液均匀地涂覆在所述步骤1)的涤纶长丝表面，再经凝固浴处理使得纤维素凝固在涤纶长丝的表面；所述凝固浴为氯化1-乙基-3-甲基咪唑的水溶液，所述氯化1-乙基-3-甲基咪唑的水溶液质量百分比含量为17％，控制凝固浴的温度为28±1℃，处理时间为1min；
3)继续采用清水洗涤，去除残留溶剂，干燥即制备得到超仿棉长丝，所述超仿棉长丝为皮芯结构，所述皮芯结构的芯层为涤纶长丝，所述皮芯结构的皮层为再生纤维素。
实施例6
本实施例公开了一种超仿棉长丝的制备方法，它包括如下步骤：
1)对聚酯进行熔融纺丝制备涤纶长丝，控制熔融纺丝的温度为280℃，聚酯优选为聚对苯二甲酸丙二醇酯(PPT)；
2)在室温下，将38.9g干燥的再生纤维素(优选为棉，其制备过程为仅改变物理结构)与350g1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐在不锈钢釜中混合均匀，然后逐渐升高温度至100℃，得到纤维素溶液，控制泵压力为8kgf/cm2，采用油剂泵将纤维素溶液均匀地涂覆在所述步骤1)的涤纶长丝表面，再经凝固浴处理使得纤维素凝固在涤纶长丝的表面；所述凝固浴为1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐的水溶液，所述1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐质量百分比含量为25％，控制凝固浴的温度为28±1℃，处理时间为1min；
3)继续采用清水洗涤，去除残留溶剂，干燥即制备得到超仿棉长丝，所述超仿棉长丝为皮芯结构，所述皮芯结构的芯层为涤纶长丝，所述皮芯结构的皮层为再生纤维素。
实施例7
本实施例公开了一种超仿棉长丝的制备方法，它包括如下步骤：
1)对聚酯进行熔融纺丝制备涤纶长丝，控制熔融纺丝的温度为290℃，聚酯优选为聚对苯二甲酸丙二醇酯PPT；
2)在室温下，将38.9g干燥的再生纤维素(优选为棉，其制备过程为仅改变物理结构)与350g1-乙基-3-甲基咪唑二乙基磷酸盐在不锈钢釜中混合均匀，然后逐渐升高温度至100℃，得到纤维素溶液，控制泵压力为8kgf/cm2，采用油剂泵将纤维素溶液均匀地涂覆在所述步骤1)的涤纶长丝表面，再经凝固浴处理使得纤维素凝固在涤纶长丝的表面；所述凝固浴为1-乙基-3-甲基咪唑二乙基磷酸盐的水溶液，所述1-乙基-3-甲基咪唑二乙基磷酸盐质量百分比含量为30％，控制凝固浴的温度为28±1℃，处理时间为1min；
3)继续采用清水洗涤，去除残留溶剂，干燥即制备得到超仿棉长丝，所述超仿棉长丝为皮芯结构，所述皮芯结构的芯层为涤纶长丝，所述皮芯结构的皮层为再生纤维素。
以上实施例仅为最佳举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。除上述实施例外，本发明还有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种超仿棉长丝的制备方法，其特征在于：它包括如下步骤：
1)对聚酯进行熔融纺丝制备涤纶长丝；
2)采用油剂泵将纤维素溶液均匀地涂覆在所述步骤1)的涤纶长丝表面，再经凝固浴处理使得纤维素凝固在涤纶长丝的表面；
3)继续采用清水洗涤、干燥即制备得到超仿棉长丝，所述超仿棉长丝为皮芯结构，所述皮芯结构的芯层为涤纶长丝，所述皮芯结构的皮层为纤维素。
2.根据权利要求1所述超仿棉长丝的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，所述凝固浴为待涤纶长丝表面涂覆完毕纤维素溶液后，继续将其浸渍在质量百分比含量为10％～30％的离子液体水溶液中或水中，浸渍处理至少1min；控制离子液体水溶液的温度或水温为28±1℃。
3.根据权利要求2所述超仿棉长丝的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，所述纤维素溶液为将纤维素溶解至离子液体中或丙酮中，配制得到质量百分比含量为10％的纤维素溶液，所述离子液体为氯化1-丁基-3-甲基咪唑、氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑、氯化1-乙基-3-甲基咪唑、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑二乙基磷酸盐中的一种。
4.根据权利要求3所述超仿棉长丝的制备方法，其特征在于：所述纤维素为再生纤维素或醋酸丁酸纤维素中的一种，所述再生纤维素以天然纤维素为原料，不改变它的化学结构，仅改变天然纤维素的物理结构，所述天然纤维素包括棉、麻、竹子、树、灌木中的至少一种。
5.根据权利要求3所述超仿棉长丝的制备方法，其特征在于：所述纤维素的热分解温度不低于280℃。
6.根据权利要求4或5所述超仿棉长丝的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，熔融纺丝的温度控制为280～290℃。
7.根据权利要求4或5所述超仿棉长丝的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚对苯二甲酸丙二醇酯中的一种。
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