CN110172741A - 一种功能性纤维素类纤维的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种功能性纤维素类纤维及其制备方法，制备方法为：将纤维素类纤维纺丝液经喷丝头挤出、凝固、拉伸和水洗制得水洗丝，水洗的温度≥90℃，再使用温度为40～90℃的含功能性助剂的溶液对水洗丝进行处理，最后进行漂洗和干燥制得功能性纤维素类纤维，漂洗的温度为20～40℃，功能性助剂含X、Y和Z基团中的一种以上，X、Y和Z基团对应为能够与纤维素羟基形成共价键的基团、能够自交联反应的基团和能够与纤维素羟基形成氢键的基团。功能性纤维素类纤维中功能性助剂的质量为纤维素类纤维基体质量的0.1～15.0％，耐水洗性能优良。本发明方法简单易行，功能性纤维素类纤维的耐久性好。

Description

一种功能性纤维素类纤维的制备方法
技术领域
本发明属于功能纤维制造技术领域，涉及一种功能性纤维素类纤维及其制备方法。
背景技术
纤维素纤维具有天然可再生的资源优势和穿着舒适、无毒卫生健康和废旧物可降解等优点，因此，纤维素纤维长期作为纺织品的主流原料，经久不衰。然而，由于天然纤维素纤维如棉、麻等产量有限，不能够满足消费需求，人们常以天然纤维素材料如棉短绒、木材、竹子和秸杆等为原料制备再生纤维素纤维，从而达到有效利用天然材料和提高纤维素纤维的供应量的目的。而随着消费需求的发展，人们不仅对纤维素纤维的需求量增加，而且对纤维的品质、功能性等提出了更高的要求。
目前，制备功能性纤维素纤维的方法有几种：一是原液添加法，即在纺丝液中添加功能助剂，纺丝制备具有抗菌、阻燃、有色、相变、发热等特性的纤维，该方法为再生纤维素纤维功能化较为常见的技术方法，功能效果显著，但也存在缺点：1)添加剂容易残留在纺丝设备和凝固水洗体系中，影响纤维的挤出和成形和溶剂回收利用；2)添加剂的分散程度和添加量对纤维的力学性能等会产生不利影响；3)生产上批次更换不灵活，过渡丝多，增加生产成本；二是纤维或织物后处理法，该方法对天然纤维和再生纤维都通用，优点是批量可大可小、生产转换灵活和适应品种多，但缺点是：1)通用的处理方法，可能会产生耐久性差的问题；2)后整理带给纤维或织物功能的同时，往往会影响纤维和织物的手感、柔软性、透气性，甚至导致纤维或织物发生收缩；3)成品的纤维微观结构致密，后处理主要发生纤维表面，能够附加的功能助剂量有限，影响功能性，或者需要进行溶胀或活化提高反应性，且后续反应或处理溶剂仍需处理，无疑增加了工序和处理成本等。
因此，研究一种不影响纤维的挤出和成形且耐久性好的功能性纤维素类纤维及其制备方法具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术中存在的问题，提供一种不影响纤维的挤出和成形且耐久性好的功能性纤维素类纤维及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种功能性纤维素类纤维的制备方法，将纤维素类纤维纺丝液经喷丝头挤出、凝固、拉伸和水洗制得水洗丝，再用功能性水溶液对水洗丝进行处理后进行漂洗和干燥制得功能性纤维素类纤维；
水洗的温度≥90℃，功能性水溶液为含功能性助剂的溶液，处理时功能性水溶液的温度为40～90℃，漂洗的温度为20～40℃；水洗温度、处理温度和漂洗温度三者相互配合，使纤维内部先产生微孔结构，再与功能性助剂结合，再发生收缩，将功能性助剂包裹在纤维内部；本发明的方法兼具原液添加法和后整理法的优点，同时又有效避免了这两种方法的缺点，极具推广价值；
功能性助剂含X基团、Y基团和Z基团中的一种以上，X基团为能够与纤维素羟基形成共价键的基团，Y基团为能够自交联反应的基团，Z基团为能够与纤维素羟基形成氢键的基团。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种功能性纤维素类纤维的制备方法，纤维素类纤维纺丝液的浓度为5～25wt％，随着纺丝液浓度的增加，整个体系的扩散系数降低，因此纺丝液浓度对纺丝过程中的相分离会产生影响，本发明的纤维素类纤维纺丝液浓度可适当调整但不宜太过，纺丝液浓度过低，可能不发生相变，无法形成纤维，或者有相变时也只形成疏松的不均匀结构，使纤维的力学性能下降；浓度过高，相当于进行干法纺丝，形成致密的结构，不利于后续的功能化；纤维素类纤维为再生纤维素纤维或者纤维素衍生物纤维。
如上所述的一种功能性纤维素类纤维的制备方法，纤维素类纤维为粘胶纤维、醋酯纤维、Lyocell纤维、铜氨纤维、以离子液体为溶剂制备的再生纤维素类纤维或以碱溶液为溶剂制备的再生纤维素类纤维。本发明的功能性纤维素类纤维包括但不仅限于此，其还可以为含微孔结构且能够在上述处理过程中与功能性助剂结合的其他再生纤维素纤维或者纤维素衍生物纤维。
如上所述的一种功能性纤维素类纤维的制备方法，水洗的终止条件为：水洗丝的含水量为40～70wt％，本发明水洗丝的含水量可适当调整但不宜太过，含水量太低，则纤维已经进行了干燥，内部微孔数量减少，微孔直径减小，不利与后续功能性助剂进入纤维内部；含水量高，虽然未致密化，但微孔中存在大量的水，与外界具有一定的压差，同样会不利于功能性助剂进入纤维内部，水洗丝的结晶度小于15％，微孔平均直径为10～200纳米，微孔体积占水洗丝总体积的百分数为10～30％，水洗丝结晶度低且具有较为疏松的微孔结构，有利于功能性助剂的进入。
如上所述的一种功能性纤维素类纤维的制备方法，X基团为醛基、氰基、环氧基团、酰氯基团、酸酐或二异氰酸酯；Y基团为硅氧烷；Z基团为磺酸基团或硫酸酯基团；
功能性水溶液中功能性助剂的质量含量为0.5～30.0wt％；由于不同的功能性助剂其本身结构不同，因此扩散进入纤维内部含量不同，选择的浓度不同，对于不同的功能性助剂，其使用的浓度可在上述范围内适当选择或在上述范围外适当调整，但不宜太过，功能性助剂的质量含量太小，即使全部进入纤维，也无法达到好的功能化效果，因此含量不能太低；又由于对于一定量的纤维来说，能进入内部的功能性助剂的量是一定的，水溶液中功能性助剂的质量含量太高又会造成浪费，因此含量不能太高；
功能性助剂为抗菌剂、阻燃剂、活性染料和交联剂中的一种以上，功能性助剂不限于此，还可以是其他功能性助剂，此处仅列举一些常见的功能性助剂。
如上所述的一种功能性纤维素类纤维的制备方法，处理采用浸泡或喷淋的方式，处理的时间为5～600秒；由于不同的功能性助剂其本身结构不同，因此扩散进入纤维内部时间不同，因此，对于不同的功能性助剂，其处理的时间可在上述范围内适当选择或在上述范围外适当调整，但不宜太过，时间太短，则功能性助剂进入不全面，使功能性效果降低；时间太长，在此时间之前已到达平衡，浪费时间；所述抗菌剂为季铵盐类抗菌剂、醚类抗菌剂或胍类抗菌剂；漂洗的时间为 10～600秒；干燥采用热空气烘干的方式，热空气的温度为105～160℃，本发明干燥的温度可适当调整但不宜太过，温度太低，无法使纤维含水量达到规定的要求，并且反应进行不充分；温度太高，会使纤维有较大的卷曲，甚至可能使少部分发生碳化分解变黑，会对纤维性能造成不良影响；干燥烘至纤维的含水量 <15wt％，本发明纤维的含水量在15wt％以下是为了保证纤维已经充分干燥致密化，达到一般纤维素纤维的效果。
如上所述的一种功能性纤维素类纤维的制备方法，功能性水溶液为抗菌剂水溶液，抗菌剂水溶液中抗菌剂的质量含量为0.5～3.0wt％；抗菌剂为二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵、N,N-二甲基-N十二烷基氨丙基三甲氧基硅烷氯化铵、2,4,4’-三氯-2’-二羟基二苯醚或聚六甲撑基双胍，此处仅列举一些常见的抗菌剂，其他满足“含X基团、Y基团和Z基团中的一种以上”且溶于水的抗菌剂都适用于本发明；漂洗的时间为10～60秒；处理的时间为10～600s。
如上所述的一种功能性纤维素类纤维的制备方法，所述凝固温度为0～50℃，凝固浴浓度为0～60wt％；所述拉伸的倍数为0～30。本发明的凝固和拉伸的工艺参数可根据实际需要进行适应性调整，本发明的其他纺丝工艺参数可参考现有技术进行设置。
本发明还提供采用如上所述的一种功能性纤维素类纤维的制备方法制得的功能性纤维素类纤维，主要由纤维素类纤维基体以及位于纤维素类纤维基体内的功能性助剂组成；当功能性助剂中含有能够与纤维素基团结合的基团时，功能性助剂一方面通过其自身的基团与纤维素类纤维基体的基团之间的结合作用力固定在纤维素纤维基体内，另一方面通过纤维素类纤维基体内部的微孔的包埋作用固定在纤维素纤维基体内；当功能性助剂中不含能够与纤维素基团结合的基团时，其主要是通过纤维素类纤维基体内部的微孔的包埋作用固定在纤维素纤维基体内，也能具有优良的耐水洗性能。
作为优选的技术方案：
如上所述的功能性纤维素类纤维，功能性纤维素类纤维的结晶度>30％，含微孔，微孔平均直径为5～50纳米，功能性助剂的质量为纤维素类纤维基体质量的0.1～15.0％；与现有技术相比，本发明水洗后的水洗丝内有许多微孔，使功能性助剂的扩散吸附快且能够进入纤维内部，再通过干燥致密化后，功能性助剂与纤维素纤维发生反应或功能性助剂自身反应，较多含量的功能性助剂能够固着在纤维素类纤维基体的内部，功能性助剂的质量为纤维素类纤维基体质量的 0.1～15.0％，提高了功能性纤维素类纤维的耐久性；
功能性纤维素类纤维的单丝纤度为0.5～5.0dtex，断裂强度为1.0～4.5cN/dtex，断裂伸长率为5％～30％，回潮率为4％～15％，洗涤50次后，功能性助剂的质量为纤维素类纤维基体质量的0.08～13.00％；与现有技术相比，本发明制得的功能性纤维素类纤维耐水洗牢度高，耐久性好；
功能性纤维素类纤维为长丝、短丝或者丝束，用于针织物、机织物、无纺布或与其他纤维混用。
如上所述的功能性纤维素类纤维，功能性纤维素类纤维为抗菌纤维素类纤维，抑菌率大于98％，水洗50次后抑菌率大于95％。与现有技术相比，本发明方法制得的功能性纤维素类纤维耐水洗牢度高，耐久性好，抗菌效果显著。
发明机理：
首先，本发明将纤维素类纤维纺丝液经喷丝头挤出、凝固、拉伸和水洗制得水洗丝，水洗的温度≥90℃，一方面使得形成的水洗丝结晶度低且具有较为疏松的微孔结构，另一方面能够加快扩散速度，加速洗涤，使残留在水洗丝内部的凝固浴等溶剂如NMMO等能够扩散进入水中，减少溶剂对功能性助剂的影响，若洗涤温度过低，需要较长的时间来除去纤维中的溶剂，并且残留量较多；
接着，本发明用功能性水溶液对水洗丝进行处理，处理的温度为40～90℃，水洗丝在40～90℃温度的水溶液中保持微孔结构，并保证功能性助剂具有较高的溶解度，利用功能性助剂扩散进入水洗丝内部，相比在常温下处理，其能够缩短功能性水溶液处理时间，使功能性助剂能快速进入纤维内部，并在较短时间内达到平衡，可进行下一步漂洗处理，温度过高，扩散速度太快，容易造成分布不均匀，影响整体的功能性；
最后，本发明对处理后的水洗丝进行漂洗和干燥制得功能性纤维素类纤维，漂洗的温度为20～40℃，较低温度的漂洗使得纤维素类纤维的微孔收缩，纤维疏松程度减小，在去除了表面粘附的功能性助剂的同时保留了纤维内部的功能性助剂，漂洗的温度较低，不会由于内外浓度差而使内部的功能性助剂迅速扩散出来，不会使纤维素纤维内部功能性助剂被洗涤出来，还可以节省加热的能源，若温度过高，则内部未反应部分功能性助剂很容易一起被洗涤出来；纤维在干燥过程中进一步结晶、致密化，微孔收缩，将功能性助剂包埋在纤维素类纤维基体内，提高了功能纤维素类纤维的耐久性，特别是耐水洗性，同时又由于功能性助剂含X 基团、Y基团和Z基团中的一种以上，其与纤维素类纤维大分子之间有较强相互作用，进一步提高了功能性助剂与纤维素类纤维基体的结合稳定性，制得了耐久性好的功能纤维素类纤维。
本发明的纤维经水洗、功能性水溶液处理以及漂洗等工艺处理时采用的温度呈逐步降低的趋势，首先采用大于等于90℃的水洗温度使溶剂扩散速度加快，能使初生纤维中残留的溶剂迅速的洗涤出去，从而不会在后续过程中使溶剂和功能性助剂发生相互作用，影响效果，同时大于等于90℃的水洗温度也使纤维内部孔洞增大，有利于功能性助剂的进入，接着采用40～90℃的功能性水溶液处理温度使纤维表面的微孔结构能够一直保持水洗后的疏松状态，加快了功能性助剂通过纤维表面孔洞渗入纤维内部的速度，能够使得功能性助剂快速进入纤维内部，并在较短时间内达到平衡，进而缩短了功能性助剂处理时间，同时在次温度下，不会因为温度过高而使功能性助剂在水中反应剧烈导致功能性助剂减少，然后在20～40℃的漂洗温度下使纤维内部孔洞收缩，洗去表面未反应的功能性助剂而不会使纤维内部功能性助剂洗涤出去，从而在纤维内部保持足够的功能性助剂，水洗、功能性水溶液处理以及漂洗三者温度的相互配合，显著提高了功能性纤维素类纤维的耐久性能及机械性能。
有益效果
(1)本发明的一种功能性纤维素类纤维的制备方法，采用水洗丝进行功能处理制备耐久性功能纤维素类纤维，不需要在纺丝前加入功能性助剂，不影响挤出和成形，功能性助剂不会影响凝固水洗溶剂的回收利用，不影响现有纺丝工艺，方法灵活，既适合于大批量生产，也适合小批量、多品种生产；
(2)本发明的一种功能性纤维素类纤维的制备方法，采用水洗丝进行功能处理制备耐久性功能纤维素类纤维，利用水洗丝的疏松结构进行处理，功能性助剂扩散快，生产效率高；
(3)本发明的一种功能性纤维素类纤维的制备方法，进行温度为20～40℃的低温漂洗和干燥的致密化，使功能性助剂与纤维牢固结合，提高耐洗牢度；
(4)本发明的一种功能性纤维素类纤维，耐久性好，功能效果显著，耐洗牢度高，应用前景好。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种抗菌纤维素纤维的制备方法，步骤如下：
(1)将聚合度为500、浓度为20wt％的粘胶纤维纺丝液经喷丝头挤出、凝固、拉伸和95℃的水洗制得水洗丝，水洗丝的含水量为60wt％；
(2)再用二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵的质量含量为 1.5wt％的水溶液在70℃的温度下对水洗丝进行300秒的浸泡处理后在30℃的温度下漂洗35秒和采用热空气烘干的方式在130℃的温度下干燥至纤维的含水量为10wt％制得抗菌纤维素纤维。
最终制得的抗菌纤维素纤维的结晶度为40％，含微孔，微孔平均直径为20 纳米，二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵的质量为纤维素纤维基体质量的2.0％。
抗菌纤维素纤维的单丝纤度为2.5dtex，断裂强度为2.5cN/dtex，断裂伸长率为20％，回潮率为10％，抑菌率为99％，洗涤50次后，二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵的质量为纤维素类纤维基体质量的1.6％，抑菌率为 96％；
抗菌纤维素纤维为长丝，可用于针织物、机织物、无纺布或与其他纤维混用。
对比例1
一种抗菌纤维素纤维的制备方法，与实施例1基本相同，不同之处在于，步骤(1)中水洗的温度为85℃，制得的抗菌纤维素纤维的结晶度为38％，含微孔，微孔平均直径为17纳米，二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵的质量为纤维素纤维基体质量的1.2％，单丝纤度为2.4dtex，断裂强度为2.4cN/dtex，断裂伸长率为21％，回潮率为9％，抑菌率为90％，洗涤50次后，二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵的质量为纤维素类纤维基体质量的0.09％，抑菌率为75％。
对比例2
一种抗菌纤维素纤维的制备方法，与实施例1基本相同，不同之处在于，步骤(2)中浸泡处理的温度为35℃，制得的抗菌纤维素纤维的结晶度为39％，含微孔，微孔平均直径为18纳米，二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵的质量为纤维素纤维基体质量的1.3％，单丝纤度为2.5dtex，断裂强度为 2.4cN/dtex，断裂伸长率为21％，回潮率为10％，抑菌率为90％，洗涤50次后，二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵的质量为纤维素类纤维基体质量的0.1％，抑菌率为77％。
对比例3
一种抗菌纤维素纤维的制备方法，与实施例1基本相同，不同之处在于，步骤(2)中漂洗的温度为45℃，制得的抗菌纤维素纤维的结晶度为40％，含微孔，微孔平均直径为18纳米，二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵的质量为纤维素纤维基体质量的1.3％，单丝纤度为2.4dtex，断裂强度为2.5cN/dtex，断裂伸长率为22％，回潮率为10％，抑菌率为91％，洗涤50次后，二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵的质量为纤维素类纤维基体质量的0.1％，抑菌率为78％。
综上，将对比例1～3与实施例1相对比，可以看出，在水洗时，较高的水洗温度使溶剂扩散速度加快，能使初生纤维中残留的溶剂迅速的洗涤出去，从而不会在后续过程中使溶剂和抗菌剂发生相互作用，影响效果，同时较高的温度也使纤维内部孔洞增大，有利于抗菌剂的进入；在抗菌剂水溶液处理时，次处理温度使纤维表面的微孔结构能够一直保持水洗后的疏松状态，加快抗菌剂通过纤维表面孔洞渗入纤维内部的速度，能够使得抗菌剂进入纤维内部，并在较短时间内达到平衡，进而缩短了抗菌剂处理时间，同时在此温度下，不会因为温度过高而使抗菌剂在水中反应剧烈导致抗菌剂减少；在漂洗时，较低漂洗温度使纤维内部孔洞收缩，洗去表面未反应的抗菌剂而不会使纤维内部抗菌剂洗涤出去，纤维内部保持了足够的抗菌剂，正是由于漂洗、水洗以及抗菌剂二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵水溶液处理温度三者的相互配合才使得本发明制得的抗菌纤维素纤维的耐久性和抗菌性得到充分提高。
对比例4
一种抗菌纤维素纤维的制备方法，与实施例1基本相同，不同之处在于，步骤(2)对纤维浸泡处理后直接进行干燥而不进行漂洗，制得的抗菌纤维素纤维的结晶度为40％，含微孔，微孔平均直径为15纳米，二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵的质量为纤维素纤维基体质量的1.0％，单丝纤度为 2.4dtex，断裂强度为2.4cN/dtex，断裂伸长率为22％，回潮率为10％，抑菌率为 89％，洗涤50次后，二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵的质量为纤维素类纤维基体质量的0.08％，抑菌率为75％。将对比例4与实施例1相对比，可以看出，由于增设了漂洗，在较低漂洗温度下，使纤维内部孔洞收缩，从而在纤维内部保持足够的抗菌剂，才使得本发明制得的抗菌纤维素纤维的耐久性和抗菌性得到充分提高。
实施例2
一种抗菌纤维素纤维的制备方法，步骤如下：
(1)将聚合度为200、浓度为5wt％的Lyocell纤维纺丝液经喷丝头挤出、凝固、拉伸和90℃的水洗制得水洗丝，水洗丝的含水量为40wt％；
(2)再用N,N-二甲基-N十二烷基氨丙基三甲氧基硅烷氯化铵的质量含量为0.5wt％的水溶液在40℃的温度下对水洗丝进行10秒的浸泡处理后在20℃的温度下漂洗10秒和采用热空气烘干的方式在105℃的温度下干燥至纤维的含水量为10wt％制得抗菌纤维素纤维。
最终制得的抗菌纤维素纤维的结晶度为35％，含微孔，微孔平均直径为5 纳米，N,N-二甲基-N十二烷基氨丙基三甲氧基硅烷氯化铵的质量为纤维素纤维基体质量的0.1％。
抗菌纤维素纤维的单丝纤度为2.6dtex，断裂强度为4.1cN/dtex，断裂伸长率为30％，回潮率为4％，抑菌率为98.5％，洗涤50次后，N,N-二甲基-N十二烷基氨丙基三甲氧基硅烷氯化铵的质量为纤维素类纤维基体质量的0.08％，抑菌率为95.5％；
抗菌纤维素纤维为短丝，可用于针织物、机织物、无纺布或与其他纤维混用。
实施例3
一种抗菌纤维素纤维的制备方法，步骤如下：
(1)将聚合度为300、酯化度为2.35、浓度为25wt％的醋酯纤维纺丝液经喷丝头挤出、凝固、拉伸和95℃的水洗制得水洗丝，水洗丝的含水量为70wt％；
(2)再用2,4,4’-三氯-2’-二羟基二苯醚的质量含量为3wt％的水溶液在90℃的温度下对水洗丝进行600秒的浸泡处理后在40℃的温度下漂洗60秒和采用热空气烘干的方式在160℃的温度下干燥至纤维的含水量为12wt％制得抗菌纤维素纤维。
最终制得的抗菌纤维素纤维的结晶度为55％，含微孔，微孔平均直径为50 纳米，2,4,4’-三氯-2’-二羟基二苯醚的质量为纤维素纤维基体质量的15.0％。
抗菌纤维素纤维的单丝纤度为4.0dtex，断裂强度为1.0cN/dtex，断裂伸长率为5％，回潮率为4％，抑菌率为99.5％，洗涤50次后，2,4,4’-三氯-2’-二羟基二苯醚的质量为纤维素类纤维基体质量的13.0％，抑菌率为97.5％；
抗菌纤维素纤维为丝束，可用于针织物、机织物、无纺布或与其他纤维混用。
实施例4
一种抗菌纤维素纤维的制备方法，步骤如下：
(1)将聚合度为400、浓度为10wt％的铜氨纤维纺丝液经喷丝头挤出、凝固、拉伸和98℃的水洗制得水洗丝，水洗丝的含水量为50wt％；
(2)再用聚六甲撑基双胍的质量含量为1.5wt％的水溶液在50℃的温度下对水洗丝进行60秒的浸泡处理后在25℃的温度下漂洗20秒和采用热空气烘干的方式在110℃的温度下干燥至纤维的含水量为12wt％制得抗菌纤维素纤维。
最终制得的抗菌纤维素纤维的结晶度为38％，含微孔，微孔平均直径为10 纳米，聚六甲撑基双胍的质量为纤维素纤维基体质量的0.8％。
抗菌纤维素纤维的单丝纤度为0.5dtex，断裂强度为4.0cN/dtex，断裂伸长率为25％，回潮率为12％，抑菌率为98.3％，洗涤50次后，聚六甲撑基双胍的质量为纤维素类纤维基体质量的0.3％，抑菌率为95.8％；
抗菌纤维素纤维为长丝，可用于针织物、机织物、无纺布或与其他纤维混用。
实施例5
一种抗菌纤维素纤维的制备方法，步骤如下：
(1)将聚合度为800、浓度为15wt％的纤维素纤维(以离子液体1-丁基-3- 甲基咪唑氯盐为溶剂制备的再生纤维素类纤维)纺丝液经喷丝头挤出、凝固、拉伸和95℃的水洗制得水洗丝，水洗丝的含水量为55wt％；
(2)再用聚六甲撑基双胍的质量含量为2wt％的水溶液在60℃的温度下对水洗丝进行200秒的喷淋处理后在30℃的温度下漂洗40秒和采用热空气烘干的方式在10℃的温度下干燥至纤维的含水量为12wt％制得抗菌纤维素纤维。
最终制得的抗菌纤维素纤维的结晶度为40％，含微孔，微孔平均直径为20 纳米，聚六甲撑基双胍的质量为纤维素纤维基体质量的2.0％。
抗菌纤维素纤维的单丝纤度为3.0dtex，断裂强度为3.5cN/dtex，断裂伸长率为20％，回潮率为10％，抑菌率为98.8％，洗涤50次后，聚六甲撑基双胍的质量为纤维素类纤维基体质量的1.5％，抑菌率为95.8％；
抗菌纤维素纤维为丝束，可用于针织物、机织物、无纺布或与其他纤维混用。
实施例6
一种抗菌纤维素纤维的制备方法，步骤如下：
(1)将聚合度为600、浓度为18wt％的纤维素纤维(以氨基甲酸酯/NaOH 体系为溶剂制备的再生纤维素类纤维)纺丝液经喷丝头挤出、凝固、拉伸和95℃的水洗制得水洗丝，水洗丝的含水量为60wt％；
(2)再用二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵的质量含量为 2wt％的水溶液在65℃的温度下对水洗丝进行200秒的喷淋处理后在25℃的温度下漂洗30秒和采用热空气烘干的方式在140℃的温度下干燥至纤维的含水量为12wt％制得抗菌纤维素纤维。
最终制得的抗菌纤维素纤维的结晶度为40％，含微孔，微孔平均直径为40 纳米，二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵的质量为纤维素纤维基体质量的2.2％。
抗菌纤维素纤维的单丝纤度为2.5dtex，断裂强度为3.5cN/dtex，断裂伸长率为25％，回潮率为10％，抑菌率为98.9％，洗涤50次后，二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵的质量为纤维素类纤维基体质量的1.8％，抑菌率为 95.8％；
抗菌纤维素纤维为丝束，可用于针织物、机织物、无纺布或与其他纤维混用。
实施例7
一种抗菌纤维素纤维的制备方法，步骤如下：
(1)将聚合度为500、浓度为22wt％的粘胶纤维纺丝液经喷丝头挤出、凝固、拉伸和98℃的水洗制得水洗丝，水洗丝的含水量为60wt％；
(2)再用N,N-二甲基-N十二烷基氨丙基三甲氧基硅烷氯化铵的质量含量为2.8wt％的水溶液在80℃的温度下对水洗丝进行500秒的喷淋处理后在35℃的温度下漂洗50秒和采用热空气烘干的方式在150℃的温度下干燥至纤维的含水量为12wt％制得抗菌纤维素纤维。
最终制得的抗菌纤维素纤维的结晶度为45％，含微孔，微孔平均直径为40 纳米，N,N-二甲基-N十二烷基氨丙基三甲氧基硅烷氯化铵的质量为纤维素纤维基体质量的2.7％。
抗菌纤维素纤维的单丝纤度为2.5dtex，断裂强度为4.0cN/dtex，断裂伸长率为25％，回潮率为13％，抑菌率为99％，洗涤50次后，N,N-二甲基-N十二烷基氨丙基三甲氧基硅烷氯化铵的质量为纤维素类纤维基体质量的2.2％，抑菌率为 97.8％；
抗菌纤维素纤维为丝束，可用于针织物、机织物、无纺布或与其他纤维混用。

Claims (10)

1.一种功能性纤维素类纤维的制备方法，其特征是：将纤维素类纤维纺丝液经喷丝头挤出、凝固、拉伸和水洗制得水洗丝，再用功能性水溶液对水洗丝进行处理后进行漂洗和干燥制得功能性纤维素类纤维；
水洗的温度≥90℃，功能性水溶液为含功能性助剂的溶液，处理时功能性水溶液的温度为40～90℃，漂洗的温度为20～40℃；
功能性助剂含X基团、Y基团和Z基团中的一种以上，X基团为能够与纤维素羟基形成共价键的基团，Y基团为能够自交联反应的基团，Z基团为能够与纤维素羟基形成氢键的基团。
2.根据权利要求1所述的一种功能性纤维素类纤维的制备方法，其特征在于，纤维素类纤维纺丝液的浓度为5～25wt％；纤维素类纤维为再生纤维素纤维或者纤维素衍生物纤维。
3.根据权利要求2所述的一种功能性纤维素类纤维的制备方法，其特征在于，纤维素类纤维为粘胶纤维、醋酯纤维、Lyocell纤维、铜氨纤维、以离子液体为溶剂制备的再生纤维素类纤维或以碱溶液为溶剂制备的再生纤维素类纤维。
4.根据权利要求1所述的一种功能性纤维素类纤维的制备方法，其特征在于，水洗的终止条件为：水洗丝的含水量为40～70wt％。
5.根据权利要求1所述的一种功能性纤维素类纤维的制备方法，其特征在于，X基团为醛基、氰基、环氧基团、酰氯基团、酸酐或二异氰酸酯；Y基团为硅氧烷；Z基团为磺酸基团或硫酸酯基团；
功能性水溶液中功能性助剂的质量含量为0.5～30.0wt％；
功能性助剂为抗菌剂、阻燃剂、活性染料和交联剂中的一种以上。
6.根据权利要求5所述的一种功能性纤维素类纤维的制备方法，其特征在于，处理采用浸泡或喷淋的方式，处理的时间为5～600秒，所述抗菌剂为季铵盐类抗菌剂、醚类抗菌剂或胍类抗菌剂；漂洗的时间为10～600秒；干燥采用热空气烘干的方式，热空气的温度为105～160℃，烘至纤维的含水量<15wt％。
7.根据权利要求6所述的一种功能性纤维素类纤维的制备方法，其特征在于，功能性水溶液为抗菌剂水溶液，抗菌剂水溶液中抗菌剂的质量含量为0.5～3.0wt％；抗菌剂为二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵、N,N-二甲基-N十二烷基氨丙基三甲氧基硅烷氯化铵、2,4,4’-三氯-2’-二羟基二苯醚或聚六甲撑基双胍；处理的时间为10～600s；漂洗的时间为10～60秒。
8.采用如权利要求1～7任一项所述的一种功能性纤维素类纤维的制备方法制得的功能性纤维素类纤维，其特征是：主要由纤维素类纤维基体以及位于纤维素类纤维基体内的功能性助剂组成。
9.根据权利要求8所述的功能性纤维素类纤维，其特征在于，功能性纤维素类纤维的结晶度>30％，含微孔，微孔平均直径为5～50纳米，功能性助剂的质量为纤维素类纤维基体质量的0.1～15.0％；
功能性纤维素类纤维的单丝纤度为0.5～5.0dtex，断裂强度为1.0～4.5cN/dtex，断裂伸长率为5％～30％，回潮率为4％～15％，洗涤50次后，功能性助剂的质量为纤维素类纤维基体质量的0.08～13.00％；
功能性纤维素类纤维为长丝、短丝或者丝束，用于针织物、机织物、无纺布或与其他纤维混用。
10.根据权利要求9所述的功能性纤维素类纤维，其特征在于，功能性纤维素类纤维为抗菌纤维素类纤维，抑菌率大于98％，水洗50次后抑菌率大于95％。
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