CN109898169A - 一种离子液法再生纤维素纤维及其制作方法 - Google Patents

一种离子液法再生纤维素纤维及其制作方法 Download PDF

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邵长金
王文新
曹俊友
宋德顺
邢善静
龚二海
杨丰军
陈新伟
李会恩
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Abstract

一种离子液法再生纤维素纤维，采用离子液体将纤维素浆粕溶胀、溶解、脱泡，经干喷湿纺工艺成型后烘干得到。本发明选用离子液体作为纤维素浆粕的溶剂，通过物理方法干喷湿纺制得再生纤维素纤维，溶剂绿色环保，易于回收再利用。

Description

一种离子液法再生纤维素纤维及其制作方法
技术领域
本发明属于纺织技术领域，涉及一种离子液法再生纤维素纤维及其制作方法。
背景技术
目前，传统的纤维素再生有化学法和物理法，化学法再生纤维素主要有粘胶纤维、醋酸纤维、铜氨纤维；物理法再生纤维素主要以Lyocell 纤维为代表。化学法再生纤维主要是粘胶纤维（包括普通粘胶纤维、莫代尔纤维），因粘胶纤维是将碱化反应后的纤维素与CS2（二硫化碳）反应制作成可溶解在碱水溶液中的粘胶，再经过以硫酸、硫酸钠、硫酸锌水溶液组成的凝固浴而成型，因此在生产过程中会排放出大量的硫化氢、一氧化硫等有害气体，存在严重的环保其缺陷，其产能正在逐步萎缩。物理再生法是采用NMMO溶剂把纤维素溶解，胶体通过干湿法纺丝制作出Lyocell 纤维，虽然NMMO溶剂绿色环保，但在生产过程中对溶剂要求条件苛刻，如溶剂中混入一定量的铁、锰等金属离子很容易发生爆炸危险事件，另外NMMO溶剂在应用过程中需要添加不少的抗氧化剂才能保证其回收重复利用效果，因此该纤维发展受到限制，目前产能一直徘徊有限的范围内。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种离子液法再生纤维素纤维，同时提供其制作方法是本发明的又一发明目的。
为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：
一种离子液法再生纤维素纤维，采用离子液体将纤维素浆粕溶胀溶解、脱泡，经干喷湿纺工艺成型后烘干得到。
所述离子液体为咪唑类离子液体。
所述离子液体由A、B两部分构成，所述A部分为1-乙基-3甲基咪唑（EMIM）、1-烯丙基-3甲基咪唑（AMIM）、N-甲基咪唑（HMIM）、1-丁基-3甲基咪唑（BMIM）类阳离子中的一种。
所述B部分为AlCl- 3、BrCl- 3、BrI- 2、AlBr- 4、FHF-、BF- 4、PF- 6、CF3SO- 3、SbF- 6 、Ac- ；或磷酸酯盐（DEP）类阴离子中的一种。
离子液体占离子液体与纤维素浆粕总质量的百分比为10%-99%。
优选地，离子液体占离子液体与纤维素浆粕总质量的百分比为70%-95%。
所述的离子液法再生纤维素纤维的制作方法，包括以下步骤：
1）溶胀：将离子液体和纤维素浆粕在常温下搅拌混合溶胀，溶胀时间为0.5-24小时；
2）溶解：继续搅拌并1h内升温至60℃-140℃，溶解时间控制在1-12小时，形成粘稠的胶液；
3）脱泡：将制得的胶液通过真空脱泡24h以内，脱除胶液内的气泡；
4）干喷、湿纺工艺成型：将脱泡后的纺丝胶液通过干喷、湿纺成型工艺拉出初始态再生纤维素纤维；其中，凝固浴温度控制在0℃-75℃之间；
5）洗涤整理：经过1—3道洗涤工序洗涤，洗脱掉纤维上携带的离子液体，洗涤采用20-60℃的去离子水去离子水去离子水去离子水洗涤；
6）烘干：将再生纤维素纤维通过烘干工序，烘干温度80-130℃。
干喷湿纺工艺成型采用的凝固浴为水或者由水/醇类组成的水溶液体系。其中水与醇类的用量比为(4-6):1，当凝固浴采用水/醇类时，凝固浴温度为0-40℃，当凝固浴为水时，凝固浴温度为0℃-75℃，优选30-75℃。
所述水/醇类凝固浴中的醇类为甲醇、乙醇、丙醇和丁醇中的一种，与单纯采用水体系相比，采用水/醇类凝固浴可加快离子液体在水溶液中的扩散速度，并促进再生纤维素纤维凝固成型速率，有助于提高纤维的强力和纺丝速度。但醇类的加入量不宜过大，若加入量过大，则再生纤维素纤维凝固成型速率过快，反而降低纤维的强力。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明选用离子液体作为纤维素浆粕的溶剂，通过物理方法干喷湿纺制得再生纤维素纤维，溶剂绿色环保，易于回收再利用，是理想的再生纤维素纤维制作方法。
具体实施方式
以下采用具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例1
一种离子液法再生纤维素纤维，该复合纤维通过采用离子液体将纤维素浆粕通过溶胀溶解、脱泡、干喷湿纺工艺成型后烘干得到。
所述离子液体由A、B两部分组成，A部分为1-乙基-3甲基咪唑（EMIM）类阳离子；所述B部分为BrI- 2。
离子液体占离子液体与纤维素浆粕总质量的百分比为70%。
其制作方法，包括以下步骤：
1）溶胀：将称量好的离子液体，按比例投入粉碎后的纤维素浆粕中，在常温下，通过搅拌混合溶胀，溶胀时间为0.5小时；
2）溶解：将溶胀好的混合物料继续搅拌并于1h内升温至60℃溶解，溶解时间12小时，形成粘稠的胶液；
3）脱泡：将制得的胶液通过真空脱泡24h，脱除胶液内的气泡；
4）干喷、湿纺工艺成型：将脱泡后的纺丝胶液通过干喷、湿纺成型工艺拉出初始态再生纤维素纤维；其中，凝固浴温度控制在25℃；
5）洗涤整理：经过1—3道洗涤工序，洗脱掉纤维上携带的离子液体，洗涤采用25℃的去离子水去离子水去离子水去离子水洗涤；
6）烘干：将再生纤维素纤维通过烘干工序，烘干温度130℃；
7）成品：将烘干的纤维卷绕成筒或切断打包。
干喷湿纺工艺成型采用的凝固浴为由水/醇类组成的水溶液体系。本实施例选择由水/乙醇组成的水溶液体系，其中水和乙醇的质量比为4:1。
实施例2
一种离子液法再生纤维素纤维，该复合纤维通过采用离子液体将纤维素浆粕通过溶胀溶解、脱泡、干喷湿纺工艺成型后烘干得到。
所述离子液体由A、B两部分组成，A部分为1-乙基-3甲基咪唑（EMIM）类阳离子；所述B部分为BrI- 2。
离子液体占离子液体与纤维素浆粕总质量的百分比为10%。
其制作方法，包括以下步骤：
1）溶胀：将称量好的离子液体，按比例投入粉碎后的纤维素浆粕中，在常温下，通过搅拌混合均匀溶胀12小时；
2）溶解：将溶胀好的混合物料继续搅拌并于1h内升温至80℃溶解，溶解时间控制在10小时，形成粘稠的胶液；
3）脱泡：将制得的胶液通过真空脱泡20h，脱除胶液内的气泡；
4）干喷、湿纺工艺成型：将脱泡后的纺丝胶液通过干喷、湿纺成型工艺拉出初始态再生纤维素纤维；其中，凝固浴温度控制在30℃；
5）洗涤整理：经过1—3道洗涤工序，洗脱掉纤维上携带的离子液体，洗涤采用60℃的去离子水去离子水去离子水去离子水洗涤；
6）烘干：将再生纤维素纤维通过烘干工序，烘干温度120℃；
7）成品：将烘干的纤维卷绕成筒或切断打包。
干喷湿纺工艺成型采用的凝固浴由水/醇类组成的水溶液体系。本实施例选择由水/乙醇组成的水溶液体系，其中水和乙醇的质量比为6:1。在其他实施例中，还可以是甲醇、丙醇或丁醇等小分子醇类。
实施例3
一种离子液法再生纤维素纤维，该复合纤维通过采用离子液体将纤维素浆粕通过溶胀溶解、脱泡、干喷湿纺工艺成型后烘干得到。
所述离子液体由A、B两部分组成，A部分为1-乙基-3甲基咪唑（EMIM）类阳离子；所述B部分为BrI- 2。
离子液体占离子液体与纤维素浆粕总质量的百分比为95%。在其他实施例中，离子液体占离子液体与纤维素浆粕总质量的百分比在10%-99%之间均可。
1）其制作方法，包括以下步骤：溶胀：将称量好的离子液体，按比例投入粉碎后的纤维素浆粕中，在常温下，通过搅拌混合均匀溶胀20小时；
2）溶解：将溶胀好的混合物料继续搅拌并于1h内升温至140℃溶解，溶解时间控制在1小时，形成粘稠的胶液；
3）脱泡：将制得的胶液通过真空脱泡24h以内，脱除胶液内的气泡；
4）干喷、湿纺工艺成型：将脱泡后的纺丝胶液通过干喷、湿纺成型工艺拉出初始态再生纤维素纤维；其中，凝固浴温度控制在75℃；
5）洗涤整理：经过1—3道洗涤工序，洗脱掉纤维上携带的离子液体，洗涤采用60℃的去离子水去离子水去离子水去离子水洗涤；
6）烘干：将再生纤维素纤维通过烘干工序，烘干温度80℃；
7）成品：将烘干的纤维卷绕成筒或切断打包。
干喷湿纺工艺成型采用的凝固浴为水。
在其他实施例中，所述A部分还可以为1-烯丙基-3甲基咪唑（AMIM）、N-甲基咪唑（HMIM）、1-丁基-3甲基咪唑（BMIM）类阳离子基团中的一种。
所述B部分还可以为AlCl- 3、BrCl- 3、AlBr- 4、FHF-、BF- 4、PF- 6、CF3SO- 3、SbF- 6 、Ac- ；或磷酸酯盐（DEP）类阴离子中的一种。
效果对比试验
为说明本发明效果，将本发明制得的再生纤维素纤维与现有技术的粘胶纤维进行对比，表1展示了本发明离子液法制作再生纤维素纤维与CS2法再生纤维素纤维（粘胶纤维）产品强力对比，由表1可以看出，与CS2法再生纤维素纤维相比，采用本发明的离子液法再生纤维素纤维的强力显著提高，达到3.0-4.5CN/dtex。
表1本发明再生纤维素纤维与粘胶纤维的强力对比结果
粘胶纤维 离子液法再生纤维素纤维
1.6-2.2 CN/dtex 3.0-4.5 CN/dtex

Claims (8)

1.一种离子液法再生纤维素纤维，其特征在于，采用离子液体将纤维素浆粕溶胀、溶解、脱泡，经干喷湿纺成型后烘干得到。
2.如权利要求1所述的离子液法再生纤维素纤维，其特征在于，所述离子液体为咪唑类离子液体。
3.如权利要求2所述的离子液法再生纤维素纤维，其特征在于，所述离子液体由A、B两部分构成，A部分为1-乙基-3甲基咪唑（EMIM）、1-烯丙基-3甲基咪唑（AMIM）、N-甲基咪唑（HMIM）、1-丁基-3甲基咪唑（BMIM）类阳离子中的一种；所述B部分为AlCl- 3、BrCl- 3、BrI- 2、AlBr- 4、FHF-、BF- 4、PF- 6、CF3SO- 3、SbF- 6 、Ac-、磷酸酯盐（DEP）类阴离子中的一种。
4.如权利要求1所述的离子液法再生纤维素纤维，其特征在于，所述离子液体占离子液体与纤维素浆粕总质量的百分比为10%-99%。
5.如权利要求4所述的离子液法再生纤维素纤维，其特征在于，所述离子液体占离子液体与纤维素浆粕总质量的百分比为70%-95%。
6.权利要求1-5任一所述的离子液法再生纤维素纤维的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）溶胀：将离子液体和纤维素浆粕常温下搅拌混合溶胀，溶胀时间为0.5-24小时；
2）溶解：继续搅拌并于1h内升温至60℃-140℃溶解，溶解时间控制在1-12小时，形成粘稠的胶液；
3）脱泡：将制得的胶液真空脱泡24h以内，脱除胶液内的气泡；
4）干喷湿纺成型：将脱泡后的纺丝胶液通过干喷湿纺成型工艺于凝固浴中拉出初始态再生纤维素纤维；其中，凝固浴温度控制在0℃-75℃之间；
5）洗涤整理：经过1—3道洗涤工序洗涤，洗脱掉纤维上携带的离子液体，洗涤采用20-60℃的去离子水洗涤；
6）烘干：将再生纤维素纤维烘干，烘干温度80-130℃。
7.如权利要求6中所述的离子液法再生纤维素纤维的制作方法，其特征在于，所述干喷湿纺工艺成型采用的凝固浴为水或者由水/醇组成的水溶液体系。
8.如权利要求7中所述的离子液法再生纤维素纤维的制作方法，其特征在于，所述醇为甲醇、乙醇、丙醇和丁醇中的一种。
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