CN109402783A - 一种仿亚麻纤维、制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种仿亚麻纤维、制备方法及其应用，制备方法包括如下步骤：1）将经酸浸预处理的纤维素置于N，N‑二甲基乙酰胺中进行活化；2）将所述活化后的纤维素浸入氧化液中氧化，得到仿亚麻纤维原液；3）将热塑性聚氨酯分散于二甲基乙酰胺中，制得热塑性聚氨酯溶液；4）向所述仿亚麻纤维原液中加入所述热塑性聚氨酯溶液并搅拌，再加入热稳定剂和乙二胺后置于60～80℃的恒温环境中，充分反应120～180min，得到纺丝原液；5）将所述的纺丝原液通过喷丝板，经湿干法纺丝，形成仿亚麻纤维。本发明制得的仿亚麻纤维具有形成的仿亚麻纤维吸湿性强、防水性好且具有较高细度、强度，能广泛应用于舒适性服装领域。
Description
技术领域
本发明属于纺织技术领域，具体涉及一种仿亚麻纤维、制备方法及其应用。
背景技术
亚麻纤维是从亚麻茎部得到的主要产品，它在纺织工业原料比例中仅次于棉花纤维，而它的断裂强度超过棉花、毛和黄麻等。且由于亚麻纤维纺织品具有吸湿性强、机械强度高、防水性好、抑菌的优点，将其作为服装材料可达到透气、凉爽、美观和健康的效果。因此，亚麻纤维制成的织物被广泛用作服装面料、装饰织物、桌布、床上用品等产业用品。
随着新品种、新技术、新纺纱方法、新织造方法及新的整理工艺的出现，亚麻制品产业的发展势头越来越好。亚麻制品的主要生产地目前主要是法国、比利时、荷兰，中国亚麻的种植面积虽然较高，但亚麻纤维的产量仅排在第六位。因此，研发一种与亚麻纤维结构相似，性能优越的仿亚麻纤维的制备工艺迫在眉睫。当前国内纺麻企业主要采用湿法纺纱方法，即先将亚麻打成麻，通过梳理、针梳、粗纱等工序生产粗纱，然后粗纱在经过煮漂以进一步去除所含的胶质，再在湿态下喂入细纱机进行纺纱。中国专利CN101818379采用了亚麻打成麻→浸酸→水洗→氧化→打纤→给油→脱油水→软麻→给油→加湿→堆仓→机械开松。该发明通过双氧水与木质素反应形成易溶于稀碱液的氧化木质素，同时双氧水氧化纤维之间的胶质，使纤维之间的胶质膨松，降低纤维间的联系，从而使纤维砸经过机械作用后能分开。该方法过程繁琐，增加了生产环节。
近年来，纤维软化被广泛应用于亚麻纤维纺织品的处理，原理是通过化学、物理处理使得亚麻纤维变得柔软，这样会使得纺织品手感得到改善，表面光滑度提升，缓解期粗糙、发硬、易褶皱的不足，由纤维末端所有成的与此给皮肤的刺痒也会有所减轻。但是上述软化方式，对亚麻纤维的微观结晶形态的改善并没有特别显著的作用，因此处理之后的亚麻纤维仍然会具有一定的刚性，对皮肤的刺痒感难以完全消失殆尽。
发明内容
针对现有技术中的以上缺陷，本发明提出了一种吸湿性强、机械强度高、防水性好且具有较高细度、强度及低皮肤刺激性的仿亚麻纤维材料及其制备方法。本发明采用纤维素为主要原料，通过双氧水氧化处理使纤维之间的胶质膨松，从而比较彻底地消除了现有亚麻纤维纺织品作为贴身面料使用时对皮肤的刺激性。
本发明所述的一种仿亚麻纤维的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：将经酸浸预处理的纤维素置于N，N-二甲基乙酰胺中进行活化，得到活化后的纤维素，所述活化后的纤维素的质量百分数为25～35%；
步骤2：将所述活化后的纤维素浸入氧化液中氧化，得到纤维素含量为15%～20%的仿亚麻纤维原液；
步骤3：将热塑性聚氨酯分散于二甲基乙酰胺中，得到固含量为25%～40%的热塑性聚氨酯溶液；
步骤4：向所述仿亚麻纤维原液中加入所述热塑性聚氨酯溶液并搅拌，再加入热稳定剂和乙二胺后置于60～80℃的恒温环境中，充分反应120～180min，得到纺丝原液，其中，所述仿亚麻纤维原液的固含量与热塑性聚氨酯溶液的固含量比例为1:9～1:3，所述热稳定剂和乙二胺的质量百分比浓度为1.00～4.00%；
步骤5：将所述的纺丝原液通过喷丝板，经湿干法纺丝，形成仿亚麻纤维。
优选地，步骤1中，所述酸浸预处理步骤为将纤维素浸入浓度为0.025～0.05mol/L无机酸或有机酸中，控制酸的温度为35～60℃，浸酸时间为1～2小时。
优选地，步骤2中，所述氧化步骤为将活化后的纤维素放入氧化液中，控制氧化液温度为60～80℃，氧化反应时间为5-8小时。
优选地，步骤2中，所述氧化液为每升水中含碳酸钠或碳酸钾2～4g、硅酸钠3～5g、尿素3～5g、渗透剂JFC2g，H2O210～15g。
优选地，步骤3中，所述热塑性聚氨酯为羟基封端，数均分子量为1000～50000，软化点为20～100℃。
优选地，步骤4中，所述热稳定剂为热稳定剂选自软脂酸锌、月硅酸钙、环烷酸钡和蓖麻油酸镉中的一种或几种。
优选地，步骤5中，所述的湿干法纺丝方法为：
1）纺丝原液从喷丝板挤出后，直接进入凝固浴，凝固浴为质量百分比浓度5.0%～15.0%的DMAc水溶液，在凝固浴中行进距离为1.0～3.0米，凝固浴的温度为50～80℃，经此过程制得生丝；
2)生丝进入干法纺丝甬道，甬道上进风温度为200～220℃。
本发明的第二个目的是提供一种仿亚麻纤维制备方法制备的仿亚麻纤维。
优选地，所述仿亚麻纤维强度为7.2～7.9 cN/dtex、细度为2500～3500Nm公支、长度为40～60 mm，断裂伸长率为3.32%～3.84%，卷曲收缩率为3.50±2.0%。
本发明的第三个目的是提供一种超细仿亚麻纤维制备方法制备的仿亚麻纤维在舒适性面料织物中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1）本发明采用氧化液使纤维素形成易溶于稀碱液的氧化纤维素，同时氧化液中的主要氧化物双氧水氧化纤维之间的胶质，使纤维之间的胶质膨松，降低了纤维之间的联系力，从而比较彻底地消除了现有亚麻纤维纺织品作为贴身面料使用时对皮肤的刺激性。
2）本发明将活化后的纤维素氧化，再通过乙二胺的扩链后与热塑性聚氨酯溶液反应，形成纺丝原液后再通过喷丝板，经湿干法纺丝，形成的仿亚麻纤维吸湿性强、防水性好且具有较高细度、强度，能广泛应用于舒适性服装领域。
3）本发明制得的仿亚麻纤维性能优良，机械强度高，所述仿亚麻纤维强度为7.2～7.9 cN/dtex、细度为2500～3500Nm公支、长度为40～60 mm，断裂伸长率为3.32%～3.84%，卷曲收缩率为3.50±2.0%。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明仿亚麻纤维的制备方法包括以下步骤：
步骤1：将经酸浸预处理的纤维素置于N，N-二甲基乙酰胺中进行活化，得到活化后的纤维素，所述活化后的纤维素的质量百分数为25～35%；
步骤2：将所述活化后的纤维素浸入氧化液中氧化，得到纤维素含量为15%～20%的仿亚麻纤维原液；
步骤3：将热塑性聚氨酯分散于二甲基乙酰胺中，得到固含量为25%～40%的热塑性聚氨酯溶液；
步骤4：向所述仿亚麻纤维原液中加入所述热塑性聚氨酯溶液并搅拌，再加入热稳定剂和乙二胺后置于60～80℃的恒温环境中，充分反应120～180min，得到纺丝原液，其中，所述仿亚麻纤维原液的固含量与热塑性聚氨酯溶液的固含量比例为1:9～1:3，所述热稳定剂和乙二胺的质量百分比浓度为1.00～4.00%；
步骤5：将所述的纺丝原液通过喷丝板，经湿干法纺丝，形成仿亚麻纤维。
步骤1中，所述酸浸预处理步骤为将纤维素浸入浓度为0.025～0.05mol/L无机酸或有机酸中，控制酸的温度为35～60℃，浸酸时间为1～2小时。
步骤2中，所述氧化步骤为将活化后的纤维素放入氧化液中，控制氧化液温度为60～80℃，氧化反应时间为5-8小时。
步骤2中，所述氧化液为每升水中含碳酸钠或碳酸钾2～4g、硅酸钠3～5g、尿素3～5g、渗透剂JFC2g，H2O210～15g。
步骤3中，所述热塑性聚氨酯为羟基封端，数均分子量为1000～50000，软化点为20～100℃。
步骤4中，所述热稳定剂为热稳定剂选自软脂酸锌、月硅酸钙、环烷酸钡和蓖麻油酸镉中的一种或几种。
步骤5中，所述的湿干法纺丝方法为：
1）纺丝原液从喷丝板挤出后，直接进入凝固浴，凝固浴为质量百分比浓度5.0%～15.0%的DMAc水溶液，在凝固浴中行进距离为1.0～3.0米，凝固浴的温度为50～80℃，经此过程制得生丝；
2)生丝进入干法纺丝甬道，甬道上进风温度为200～220℃。
本发明中，所述纺丝原液还可以添加其它一些功能助剂，例如抗氧剂、消光剂，如二氧化钛，润滑剂，抗菌剂，炭黑，硅油和二氧化钛等等。
所述纺丝原液中固含量为30%～50%。
为进一步说明本发明，下面用具体的实施例来详细描述本发明的具体操作过程，但这些实施例不得理解为任何意义上的对本发明的限制。此外，应理解，在阅读本发明的内容后，本领域技术人员可以对发明作的各种改动，这些等价形式同样属于本申请权利要求书所限定的内容。
实施例1：
一种仿亚麻纤维的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：将经酸浸预处理的纤维素置于N，N-二甲基乙酰胺中进行活化，得到活化后的纤维素，所述活化后的纤维素的质量百分数为25%；
步骤2：将所述活化后的纤维素浸入氧化液中氧化，得到纤维素含量为15%的仿亚麻纤维原液；
步骤3：将热塑性聚氨酯分散于二甲基乙酰胺中，得到固含量为25%的热塑性聚氨酯溶液；
步骤4：向所述仿亚麻纤维原液中加入所述热塑性聚氨酯溶液并搅拌，再加入热稳定剂软脂酸锌和乙二胺后置于60℃的恒温环境中，充分反应120min，得到纺丝原液，其中，所述仿亚麻纤维原液的固含量与热塑性聚氨酯溶液的固含量比例为1:1，所述热稳定剂和乙二胺的质量百分比浓度为1.00%；
步骤5：将所述的纺丝原液通过喷丝板挤出后，直接进入凝固浴，凝固浴为质量百分比浓度5.0%的DMAc水溶液，在凝固浴中行进距离为1.0～3.0米，凝固浴的温度为50～80℃，经此过程制得生丝，再将生丝进入干法纺丝甬道，甬道上进风温度为200～220℃。
经测试，根据本实施的制备方法制备得到的仿亚麻纤维的细度为3400Nm，断裂强度为7.2 cN/tex，断裂伸长率为3.32%，平均长度为37 mm，卷曲收缩率为3.30%。
实施例2：
一种仿亚麻纤维的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：将经酸浸预处理的纤维素置于N，N-二甲基乙酰胺中进行活化，得到活化后的纤维素，所述活化后的纤维素的质量百分数为35%；
步骤2：将所述活化后的纤维素浸入氧化液中氧化，得到纤维素含量为20%的仿亚麻纤维原液；
步骤3：将热塑性聚氨酯分散于二甲基乙酰胺中，得到固含量为40%的热塑性聚氨酯溶液；
步骤4：向所述仿亚麻纤维原液中加入所述热塑性聚氨酯溶液并搅拌，再加入热稳定剂选自月硅酸钙和乙二胺后置于80℃的恒温环境中，充分反应180min，得到纺丝原液，其中，所述仿亚麻纤维原液的固含量与热塑性聚氨酯溶液的固含量比例为1:9～1:3，所述热稳定剂和乙二胺的质量百分比浓度为4.00%；
步骤5：将所述的纺丝原液通过喷丝板挤出后，直接进入凝固浴，凝固浴为质量百分比浓度15.0%的DMAc水溶液，在凝固浴中行进距离为1.0～3.0米，凝固浴的温度为50～80℃，经此过程制得生丝，再将生丝进入干法纺丝甬道，甬道上进风温度为200～220℃。
经测试，根据本实施的制备方法制备得到的仿亚麻纤维的细度为3400Nm，断裂强度为7.7 cN/tex，断裂伸长率为3.41%，平均长度为38 mm，卷曲收缩率为3.50%。
实施例3：
一种仿亚麻纤维的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：将经酸浸预处理的纤维素置于N，N-二甲基乙酰胺中进行活化，得到活化后的纤维素，所述活化后的纤维素的质量百分数为30%；
步骤2：将所述活化后的纤维素浸入氧化液中氧化，得到纤维素含量为15%的仿亚麻纤维原液；
步骤3：将热塑性聚氨酯分散于二甲基乙酰胺中，得到固含量为30%的热塑性聚氨酯溶液；
步骤4：向所述仿亚麻纤维原液中加入所述热塑性聚氨酯溶液并搅拌，再加入热稳定剂环烷酸钡和乙二胺后置于60～80℃的恒温环境中，充分反应120～180min，得到纺丝原液，其中，所述仿亚麻纤维原液的固含量与热塑性聚氨酯溶液的固含量比例为1:9～1:3，所述热稳定剂和乙二胺的质量百分比浓度为1.00～4.00%；
步骤5：将所述的纺丝原液通过喷丝板挤出后，直接进入凝固浴，凝固浴为质量百分比浓度10.0%的DMAc水溶液，在凝固浴中行进距离为1.0～3.0米，凝固浴的温度为50～80℃，经此过程制得生丝，再将生丝进入干法纺丝甬道，甬道上进风温度为200～220℃。
经测试，根据本实施的制备方法制备得到的仿亚麻纤维的细度为3400Nm，断裂强度为7.5 cN/tex，断裂伸长率为3.66%，平均长度为52 mm，卷曲收缩率为3.61%。
实施例4：
一种仿亚麻纤维的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：将经酸浸预处理的纤维素置于N，N-二甲基乙酰胺中进行活化，得到活化后的纤维素，所述活化后的纤维素的质量百分数为35%；
步骤2：将所述活化后的纤维素浸入氧化液中氧化，得到纤维素含量为15%的仿亚麻纤维原液；
步骤3：将热塑性聚氨酯分散于二甲基乙酰胺中，得到固含量为30%的热塑性聚氨酯溶液；
步骤4：向所述仿亚麻纤维原液中加入所述热塑性聚氨酯溶液并搅拌，再加入热稳定剂蓖麻油酸镉和乙二胺后置于60～80℃的恒温环境中，充分反应120～180min，得到纺丝原液，其中，所述仿亚麻纤维原液的固含量与热塑性聚氨酯溶液的固含量比例为1:9～1:3，所述热稳定剂和乙二胺的质量百分比浓度为2.00%；
步骤5：将所述的纺丝原液通过喷丝板挤出后，直接进入凝固浴，凝固浴为质量百分比浓度8.0%的DMAc水溶液，在凝固浴中行进距离为1.0～3.0米，凝固浴的温度为50～80℃，经此过程制得生丝，再将生丝进入干法纺丝甬道，甬道上进风温度为200～220℃。
经测试，根据本实施的制备方法制备得到的仿亚麻纤维的细度为3400Nm，断裂强度为6.9 cN/tex，断裂伸长率为3.84%，平均长度为60 mm，卷曲收缩率为3.54%。
实施例5：
一种仿亚麻纤维的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：将经酸浸预处理的纤维素置于N，N-二甲基乙酰胺中进行活化，得到活化后的纤维素，所述活化后的纤维素的质量百分数为30%；
步骤2：将所述活化后的纤维素浸入氧化液中氧化，得到纤维素含量为15%的仿亚麻纤维原液；
步骤3：将热塑性聚氨酯分散于二甲基乙酰胺中，得到固含量为25%～40%的热塑性聚氨酯溶液；
步骤4：向所述仿亚麻纤维原液中加入所述热塑性聚氨酯溶液并搅拌，再加入软脂酸锌、月硅酸钙和乙二胺后置于60～80℃的恒温环境中，充分反应120～180min，得到纺丝原液，其中，所述仿亚麻纤维原液的固含量与热塑性聚氨酯溶液的固含量比例为1:9～1:3，所述热稳定剂和乙二胺的质量百分比浓度为2.00%；
步骤5：将所述的纺丝原液通过喷丝板挤出后，直接进入凝固浴，凝固浴为质量百分比浓度10.0%的DMAc水溶液，在凝固浴中行进距离为1.0～3.0米，凝固浴的温度为50～80℃，经此过程制得生丝，再将生丝进入干法纺丝甬道，甬道上进风温度为200～220℃。
经测试，根据本实施的制备方法制备得到的仿亚麻纤维的细度为3250Nm，断裂强度为7.9 cN/tex，断裂伸长率为3.62%，平均长度为40 mm，卷曲收缩率为3.70%。
经对比，采用上述工艺制备的仿亚麻纤维的主要性能指标如下：
表1 各实施例及对比例性能对比表
由上述实施例可知，本发明制备的仿亚麻纤维具有形成的仿亚麻纤维吸湿性强、防水性好且具有较高细度、强度，能广泛应用于舒适性服装领域。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种仿亚麻纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：将经酸浸预处理的纤维素置于N，N-二甲基乙酰胺中进行活化，得到活化后的纤维素，所述活化后的纤维素的质量百分数为25～35%；
步骤2：将所述活化后的纤维素浸入氧化液中氧化，得到纤维素含量为15%～20%的仿亚麻纤维原液；
步骤3：将热塑性聚氨酯分散于二甲基乙酰胺中，得到固含量为25%～40%的热塑性聚氨酯溶液；
步骤4：向所述仿亚麻纤维原液中加入所述热塑性聚氨酯溶液并搅拌，再加入热稳定剂和乙二胺后置于60～80℃的恒温环境中，充分反应120～180min，得到纺丝原液，其中，所述仿亚麻纤维原液的固含量与热塑性聚氨酯溶液的固含量比例为1:9～1:3，所述热稳定剂和乙二胺的质量百分比浓度为1.00～4.00%；
步骤5：将所述的纺丝原液通过喷丝板，经湿干法纺丝，形成仿亚麻纤维。
2.根据权利要求1所述的一种仿亚麻纤维的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述酸浸预处理步骤为将纤维素浸入浓度为0.025～0.05mol/L无机酸或有机酸中，控制酸的温度为35～60℃，浸酸时间为1～2小时。
3.根据权利要求1所述的一种仿亚麻纤维的制备方法，其特征在于：步骤2中，所述氧化步骤为将活化后的纤维素放入氧化液中，控制氧化液温度为60～80℃，氧化反应时间为5-8小时。
4.根据权利要求1所述的一种仿亚麻纤维的制备方法，其特征在于：步骤2中，所述氧化液为每升水中含碳酸钠或碳酸钾2～4g、硅酸钠3～5g、尿素3～5g、渗透剂JFC2g，H2O210～15g。
5.根据权利要求1所述的一种仿亚麻纤维的制备方法，其特征在于：步骤3中，所述热塑性聚氨酯为羟基封端，数均分子量为1000～50000，软化点为20～100℃。
6.根据权利要求1所述的一种仿亚麻纤维的制备方法，其特征在于：步骤4中，热稳定剂选自软脂酸锌、月硅酸钙、环烷酸钡和蓖麻油酸镉中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种仿亚麻纤维的制备方法，其特征在于，步骤5中，所述的湿干法纺丝方法为：
1）纺丝原液从喷丝板挤出后，直接进入凝固浴，凝固浴为质量百分比浓度5.0%～15.0%的DMAc水溶液，在凝固浴中行进距离为1.0～3.0米，凝固浴的温度为50～80℃，经此过程制得生丝；
2)生丝进入干法纺丝甬道，甬道上进风温度为200～220℃。
8.一种仿亚麻纤维，其特征在于：根据权利要求1～7任意一项所述的一种仿亚麻纤维的制备方法制备得到。
9.根据权利要求8所述的一种仿亚麻纤维，其特征在于：所述仿亚麻纤维强度为7.2～7.9 cN/dtex、细度为2500～3500Nm公支、长度为40～60 mm，断裂伸长率为3.32%～3.84%，卷曲收缩率为3.50±2.0%。
10.根据如权利要求8或9所述的仿亚麻纤维的应用，其特征在于：所述仿亚麻纤维应用在制备吸湿性强、防水性好且机械强度性能优良的服装织物中。
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