CN109457314A - 一种用于生产粘胶纤维的纺丝液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于生产粘胶纤维的纺丝液及其制备方法，所述纺丝液的组成成分按重量百分比表示：65‑70%已熟成的粘胶溶液、20‑23%低聚合度多聚甲醛、5.5‑6.5%三聚氰胺、4.0‑4.5%对苯二甲醛以及0.5‑1%甲醇，本发明针对粘胶纤维的分子结构，先对三聚氰胺甲醛树脂进行特定的改性，再将未固化的改性三聚氰胺甲醛树脂与已熟成的粘胶溶液混合，使两者以氢键结合形成互相交联的三维网络结构，以此提高由粘胶溶液生产出的粘胶纤维的强度，三聚氰胺甲醛树脂会填补部分粘胶纤维表面的沟壑，弥补粘胶纤维因沟壑过多而导致断裂强度不高的缺陷，同时粘胶纤维内部仍有部分沟壑存在，可以保存粘胶纤维原本柔软蓬松的特性，制备工艺也较为简单。

Description

一种用于生产粘胶纤维的纺丝液及其制备方法

技术领域

本发明涉及纺丝制造领域，特别是一种用于生产粘胶纤维的纺丝液及其制备方法。

背景技术

粘胶纤维是一种再生纤维素纤维，以天然纤维素为原料，来源广泛，属于可再生资源，粘胶纤维具有透气性好，穿着舒适，不易产生静电等特点，因此在服装领域得到广泛的使用。

粘胶纤维蓬松透气的原因在于其纵向有明显的沟壑状结构，沟壑的存在使纤维织物内含有一定的空气，使得衣服柔顺舒适，但由于也由于其沟壑过多导致断裂强度较低，容易变形，而粘胶纤维特定的分子结构导致难以在保证其柔软度的情况下,对其力学性能进行改性。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明先对三聚氰胺甲醛树脂进行特定的改性，再将未固化的改性三聚氰胺甲醛树脂与已熟成的粘胶溶液混合，使两者以氢键结合形成互相交联的三维网络结构，最后静置脱泡制得纺丝液，所述纺丝液可生产出强度较高的粘胶纤维。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于生产粘胶纤维的纺丝液，所述纺丝液的组成成分按重量百分比表示：65-70％已熟成的粘胶溶液、20-23％低聚合度多聚甲醛、5.5-6.5％三聚氰胺、4.0-4.5％对苯二甲醛以及0.5-1％甲醇。

所述用于生产粘胶纤维的纺丝液的制备方法，步骤如下：

1)将所述低聚合度多聚甲醛和去离子水置于加热搅拌机中，对低聚合度多聚甲醛进行解聚，温度为75-85℃，搅拌速度400-500r/min，搅拌直至低聚合度多聚甲醛完全溶解，即溶液变为澄清透明。所述低聚合度多聚甲醛和去离子水的质量比为1:2.0-2.5，所述低聚合度多聚甲醛的聚合度小于100。

2)保持搅拌状态，在步骤1)制得的溶液中加入有机碱，调节pH值为8.5-9.0，弱碱性环境有利于接下来缩聚反应的平稳进行，再加入所述三聚氰胺，加热搅拌机逐渐升温至80-85℃，反应30-40min。

所述有机碱为N-甲基二乙醇胺或季铵盐中任意一种。相比于通过添加强碱制造碱性环境，使用有机碱的优点在于体系中的pH值的稳定性得到大幅度地提高，有利于缩聚反应的平稳进行，反应速度较慢,易于控制，而且在弱碱介质中形成的三聚氰胺甲醛树脂黏度上升慢,贮存稳定性高。

3)保持搅拌状态，在步骤2)制得的溶液中加入所述甲醇和对苯二甲醛，调节pH值至7-8，通过浊点法判断反应终点。所述浊点法的操作步骤为：取1份本步骤制得的溶液滴入5份氯化钠水溶液中，若出现白色雾状则说明到达浊点。

4)将步骤3)制得的溶液加入所述已熟成的粘胶溶液中，将两者一并置于搅拌机中搅拌20-25分钟，搅拌速度600-650r/min，最后将制得的混合物置于真空储胶罐中，静置脱泡处理5-6小时，即制得所述用于生产粘胶纤维的纺丝液。

本发明通过使三聚氰胺与低聚合度多聚甲醛反应合成三聚氰胺甲醛树脂。三聚氰胺甲醛树脂的合成机理分为两部分：一是在加热条件下，低聚合度多聚甲醛上的醛基与三聚氰胺氨基上一个或多个活化氢发生加成反应，醛基的双键打开与三聚氰胺上的活化氢和氮原子相连，反应生成同体系的多羟甲基化三聚氰胺；二是在弱碱性条件下，多羟甲基三聚氰胺中的羟甲基能与氨基(-NH₂)、亚氨基(-NH-)或羟基(-OH)发生分子内或分子间的脱水缩合反应，生成通过二亚甲基醚键桥或亚甲基键桥相互交联的三聚氰胺甲醛低聚物。

现有的三聚氰胺甲醛树脂大多通过三聚氰胺与甲醛水溶液反应合成，本发明使用的低聚合度多聚甲醛与甲醛水溶液功能相同，但低聚合度多聚甲醛属于低分子线型聚合物，还原性低于甲醛水溶液，所以低聚合度多聚甲醛与三聚氰胺反应速度相对较为缓慢，有利于反应平稳进行，而且其分子量较小，能与三聚氰胺充分反应，减少反应体系中游离的甲醛。更进一步地说，所述低聚合度多聚甲醛的聚合度小于100，用热水即可解聚，工艺步骤简单，可降低生产成本。

选择三聚氰胺甲醛树脂的原因在于：三聚氰胺甲醛树脂与粘胶溶液的主要成分纤维素之间有良好的相容性，成形后不会出现相分离的现象，这为增强粘胶纤维强度提供了基本条件。但是，三聚氰胺甲醛树脂分子结构上的三嗪环具有较大的刚性，而且二亚甲基醚键桥或亚甲基键桥的交联密度极高，这导致分子间与分子内基本不具备可变形能力，基本没有成纤性，因此需要对三聚氰胺甲醛树脂进行改性。

由于上述原因，本发明在三聚氰胺甲醛树脂内加入改性剂，即对苯二甲醛和甲醇，使改性后的三聚氰胺甲醛树脂具有成纤性。对苯二甲醛的醛基可以与三聚氰胺上的氨基反应生成亚胺键，通过对苯二甲醛的苯环增加三嗪环之间的距离，使三嗪环之间形成更长的柔性链结，提高分子内和分子间的可变形能力，增强链柔性，从而使三聚氰胺甲醛树脂具有成纤性，同时也增强了其的储存稳定性。甲醇的主要作用是封闭官能团，甲醇能够与三聚氰胺或羟甲基三聚氰胺反应，以此封闭三嗪环上的一个氨基，阻止多羟甲基三聚氰胺低聚物形成高聚物，降低三聚氰胺甲醛树脂的交联密度，同时甲醇的分子结构小，三聚氰胺甲醛树脂与其反应后分子链不会增加过多的支链或庞大的侧基，不会对三聚氰胺甲醛树脂的成纤性造成影响。

最后将改性的三聚氰胺甲醛树脂与已熟成的粘胶溶液混合制成所述纺丝液。改性三聚氰胺甲醛树脂存在大量具有反应活性的亚氨基(-NH-)和羟基(-OH)，易与纤维素中的羟基(-OH)形成氢键，三聚氰胺甲醛树脂与粘胶纤维相互缠结，进而形成三维交联结构。经过试验确定所述已熟成的粘胶溶液应占所述纺丝液65-70％的重量百分比，能够增强粘胶纤维强度的同时保证粘胶纤维舒适度。所述已熟成的粘胶溶液按照本领域的常规技术生产即可。

所述纺丝液析出成形时的温度需大于160℃，此温度三聚氰胺甲醛树脂才会发生交联固化反应，温度在140-160℃时，会发生大范围的可逆反应，多羟甲基化三聚氰胺重新转化为三聚氰胺，导致无法达到本发明的理想效果。

本发明的有益效果是：本发明针对粘胶纤维的分子结构，先对三聚氰胺甲醛树脂进行特定的改性，再将未固化的改性三聚氰胺甲醛树脂与已熟成的粘胶溶液混合，使两者以氢键结合形成互相交联的三维网络结构，以此提高由粘胶溶液生产出的粘胶纤维的强度，三聚氰胺甲醛树脂会填补部分粘胶纤维表面的沟壑，弥补粘胶纤维因沟壑过多而导致断裂强度不高的缺陷，同时粘胶纤维内部仍有部分沟壑存在，可以保存粘胶纤维原本柔软蓬松的特性，制备工艺也较为简单。

具体实施方式

以下通过具体实施例进一步介绍本发明的实施及所具有的有益效果，不能构成对本发明实施范围的限定。

对照例：

已熟成的粘胶溶液。

实施例1：

本实施例的组成成分按重量百分比表示：70％已熟成的粘胶溶液、20％低聚合度多聚甲醛、5.5％三聚氰胺、4.0％对苯二甲醛以及0.5％甲醇。

本实施例的制备方法，步骤如下：

1)将低聚合度多聚甲醛和去离子水置于加热搅拌机中，对低聚合度多聚甲醛进行解聚，温度为75-85℃，搅拌速度400-500r/min，搅拌直至低聚合度多聚甲醛完全溶解，即溶液变为澄清透明。所述低聚合度多聚甲醛和去离子水的质量比为1:2.0-2.5。所述低聚合度多聚甲醛的聚合度小于100。

2)保持搅拌状态，在步骤1)制得的溶液中加入有机碱N-甲基二乙醇胺，调节pH值为8.5-9.0，弱碱性环境有利于接下来缩聚反应的平稳进行，再加入三聚氰胺，加热搅拌机逐渐升温至80-85℃，反应30-40min。

3)保持搅拌状态，在步骤2)制得的溶液中加入甲醇和对苯二甲醛，调节pH值至7-8，通过浊点法判断反应终点。所述浊点法的操作步骤为：取1份本步骤制得的混合溶液滴入5份氯化钠水溶液中，若出现白色雾状则说明到达浊点。

4)将步骤3)制得的溶液加入熟成后的粘胶溶液中，将两者一并置于搅拌机中搅拌20-25分钟，搅拌速度600r/min，最后将制得的溶液置于真空储胶罐中，静置脱泡处理5小时，即制得本实施例。

实施例2：

本实施例的组成成分按重量百分比表示：65％已熟成的粘胶溶液、23％低聚合度多聚甲醛、6.5％三聚氰胺、4.5％对苯二甲醛以及1％甲醇。

本实施例的制备方法与实施例1相同。

实施例3：

本实施例的组成成分按重量百分比表示：67.5％已熟成的粘胶溶液、21.5％低聚合度多聚甲醛、6.0％三聚氰胺、4.2％对苯二甲醛以及0.8％甲醇。

本实施例的制备方法与实施例1相同。

力学性能实验：

将对照例与实施例1至3分别通过湿法纺丝工艺在酸浴中纺丝成形，然后经过牵引、水洗、烘干等后处理步骤，制得粘胶纤维。对照例与实施例1至3各自制得的粘胶纤维进行指标检测，实验结果如下：

初始模量是表征纤维对形变的抵抗能力，反映了纤维对微小的拉伸作用引起的形变的硬挺度，初始模量越大，纤维在使用过程中越不易发生形变。实施例1至3的初始模量均大于对照例，说明本发明有效地增强了粘胶纤维的挺括性和抗褶皱能力，同时实施例的断裂伸长率均比对照例低，这也表明了实施例的刚性优于对照例，纤维不易变形。通过对比实施例和对照例的各项指标可得出本发明生产的黏胶纤维强度比普通黏胶纤维更高。

以上的实施方式不能限定本发明创造的保护范围，专业技术领域的人员在不脱离本发明创造整体构思的情况下，所做的均等修饰与变化，均仍属于本发明创造涵盖的范围之内。

Claims (4)

1.一种用于生产粘胶纤维的纺丝液及其制备方法，其特征在于所述纺丝液的组成成分按重量百分比表示：65-70%已熟成的粘胶溶液、20-23%低聚合度多聚甲醛、5.5-6.5%三聚氰胺、4.0-4.5%对苯二甲醛以及0.5-1%甲醇，

所述用于生产粘胶纤维的纺丝液的制备方法，步骤如下：

1）将所述低聚合度多聚甲醛和去离子水置于加热搅拌机中，对低聚合度多聚甲醛进行解聚，温度为75-85℃，搅拌速度400-500r/min，搅拌直至低聚合度多聚甲醛完全溶解，即溶液变为澄清透明，所述低聚合度多聚甲醛和去离子水的质量比为1:2.0-2.5；

2）保持搅拌状态，在步骤1）制得的溶液中加入有机碱，调节pH值为8.5-9.0，弱碱性环境有利于接下来缩聚反应的平稳进行，再加入三聚氰胺，加热搅拌机逐渐升温至80-85℃，反应30-40min；

3）保持搅拌状态，在步骤2）制得的溶液中加入甲醇和对苯二甲醛，调节pH值至7-8，通过浊点法判断反应终点，所述浊点法的操作步骤为：取1份本步骤制得的混合溶液滴入5份氯化钠水溶液中，若出现白色雾状则说明到达浊点；

4）将步骤3）制得的溶液加入熟成后的粘胶溶液中，将两者一并置于搅拌机中搅拌20-25分钟，搅拌速度600-650r/min，最后将制得的混合物置于真空储胶罐中，静置脱泡处理5-6小时，即制得所述用于生产粘胶纤维的纺丝液。

2.根据权利要求1所述的用于生产粘胶纤维的纺丝液及其制备方法，其特征在于所述低聚合度多聚甲醛的聚合度小于100。

3.根据权利要求1所述的用于生产粘胶纤维的纺丝液及其制备方法，其特征在于所述有机碱为N-甲基二乙醇胺或季铵盐中任意一种。

4.根据权利要求1所述的用于生产粘胶纤维的纺丝液及其制备方法，其特征在于所述纺丝液析出成形时的温度需大于160℃。