CN116121893A - 一种微胶囊相变调温莱赛尔纤维及其制备方法 - Google Patents
一种微胶囊相变调温莱赛尔纤维及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116121893A CN116121893A CN202211711620.7A CN202211711620A CN116121893A CN 116121893 A CN116121893 A CN 116121893A CN 202211711620 A CN202211711620 A CN 202211711620A CN 116121893 A CN116121893 A CN 116121893A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- phase
- change
- regulating
- pulp
- emulsion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003094 microcapsule Substances 0.000 title claims abstract description 78
- 229920000433 Lyocell Polymers 0.000 title claims abstract description 50
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 68
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 64
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims abstract description 64
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims abstract description 59
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 40
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 39
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims abstract description 33
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 30
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 30
- 239000012782 phase change material Substances 0.000 claims abstract description 27
- LFTLOKWAGJYHHR-UHFFFAOYSA-N N-methylmorpholine N-oxide Chemical compound CN1(=O)CCOCC1 LFTLOKWAGJYHHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 18
- 235000021395 porridge Nutrition 0.000 claims abstract description 13
- 229920000875 Dissolving pulp Polymers 0.000 claims abstract description 12
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 claims description 20
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 18
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 13
- -1 polyoxypropylene Polymers 0.000 claims description 13
- 239000008041 oiling agent Substances 0.000 claims description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims description 10
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 10
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 10
- 108010059892 Cellulase Proteins 0.000 claims description 9
- 229940106157 cellulase Drugs 0.000 claims description 9
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 9
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 claims description 8
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 claims description 8
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 claims description 8
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 claims description 7
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 6
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 6
- FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N D-Glucitol Natural products OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N 0.000 claims description 5
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- OOCMUZJPDXYRFD-UHFFFAOYSA-L calcium;2-dodecylbenzenesulfonate Chemical compound [Ca+2].CCCCCCCCCCCCC1=CC=CC=C1S([O-])(=O)=O.CCCCCCCCCCCCC1=CC=CC=C1S([O-])(=O)=O OOCMUZJPDXYRFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 5
- 229920000056 polyoxyethylene ether Polymers 0.000 claims description 5
- 229940051841 polyoxyethylene ether Drugs 0.000 claims description 5
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 claims description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 5
- 239000000600 sorbitol Substances 0.000 claims description 5
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- 238000001891 gel spinning Methods 0.000 claims description 4
- 238000007865 diluting Methods 0.000 claims description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 2
- LDVVTQMJQSCDMK-UHFFFAOYSA-N 1,3-dihydroxypropan-2-yl formate Chemical compound OCC(CO)OC=O LDVVTQMJQSCDMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 9
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 abstract description 4
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000004627 regenerated cellulose Substances 0.000 abstract description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 20
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 16
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 9
- 230000001112 coagulating effect Effects 0.000 description 8
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 description 8
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 7
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 4
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 4
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 4
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 4
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 3
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 238000000578 dry spinning Methods 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- 238000002166 wet spinning Methods 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerol Natural products OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 2
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 2
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002522 swelling effect Effects 0.000 description 1
- 238000005491 wire drawing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F2/00—Monocomponent artificial filaments or the like of cellulose or cellulose derivatives; Manufacture thereof
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
- D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
- D01F1/10—Other agents for modifying properties
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
Abstract
本发明公开了一种微胶囊相变莱赛尔纤维及其制备方法，属于再生纤维素纤维制备领域。包括步骤：(1)活化，使用浆粕经纤维素酶活化得到浆粥；(2)浆粥压榨脱水后得到含水纤维素；(3)预溶解，含水纤维素加入N‑甲基吗啉‑N‑氧化物水溶液，再加入微胶囊相变乳液，得到预溶解浆；(4)溶解，预溶解浆在溶解机中溶解得到浆液；(5)纺丝，采用浆液进行纺丝，得到微胶囊相变莱赛尔纤维。微胶囊相变乳液包括：熔融相变材料、碳纳米管、乳化剂和树脂。本发明的微胶囊相变莱赛尔纤维的焓值远高于寻常调温纤维，焓值在50～80J/g范围内。经多次水洗后，调温效果仍能保持，同时纤维具备良好的吸湿性、手感舒适以及环保可降解等优点。
Description
技术领域
本发明涉及莱赛尔纤维技术领域，具体涉及一种微胶囊相变调温莱赛尔纤维及其制备方法。
背景技术
再生纤维素纤维的主要品种为黏胶纤维，莱赛尔纤维占比很小。莱赛尔纤维是通过N-甲基吗啉-N-氧化物作为溶剂直接溶解纤维素浆粕，然后经纺丝工艺制备的一种新型可再生纤维素纤维。与黏胶法和铜氨法生产的再生纤维素纤维相比，莱赛尔纤维湿模量高、干湿强度高，同时整个生产过程无化学反应，无工业污染、能耗低、工艺简单。
调温纤维具有双向自动调温功能，其利用相变材料在相变过程中释放或吸收潜热以达到调温的目的。目前市场上的调温纤维多数采取黏胶法进行生产，焓值一般在20J/g左右。也有少量文献报道了制备莱赛尔调温纤维的方法，如CN202010196097.3公开了采用石墨烯、分散剂和莱赛尔纤维原料混合制成莱赛尔调温纤维，但石墨烯和莱赛尔纤维原料的相容性差，相变成分在莱赛尔纤维中分布不均匀。相变材料在纤维中分布不均、与纤维结合不好，容易造成调温纤维焓值不高，调温效果不耐久；而且该专利申请公开的方法制备周期长，采用醇洗后干燥可能存在安全隐患。
因此，急需寻找一种调温效果耐久、调温范围大、高效、便捷、安全的相变调温莱赛尔纤维及其制备方法。
发明内容
为了克服上述提出的技术问题，本发明的目的在于提供一种微胶囊相变调温莱赛尔纤维及制备方法。本发明提供的微胶囊相变材料制成的相变调温莱赛尔纤维成品的熔融焓值不低于50J/g，远高于市场上的一般调温纤维，且调温效果持久，水洗后仍能保持。本发明中的制备方法操作简单、生产过程无工业污染、能耗低、时间短、安全性高，适用于大规模工业化连续性生产的相变调温莱赛尔的制造。
本发明提供的微胶囊相变调温莱赛尔纤维，由包括经活化压榨处理后的含水率为10～60wt％的含水纤维素(本发明中的“wt％”表示质量百分含量，下同)、含50～88wt％N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液和含20～50wt％微胶囊的相变乳液组成的混合纺丝液经溶剂法纺丝制得，纺丝液中含水纤维素与所述含N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液的质量比为1:(2～12)；含水纤维素与所述含微胶囊的相变乳液的质量比为1:(0.5～1.5)；微胶囊相变乳液包括熔融相变材料、碳纳米管、乳化剂和树脂；所述微胶囊相变调温莱赛尔纤维的熔融焓值不低于50J/g。
优选地，在本发明提供的一种微胶囊相变调温莱赛尔纤维中，熔融相变材料为半精炼石蜡，是碳原子为15～25碳原子数的正烷烃或其衍生物；树脂选用有机硅改性聚氨酯的水分散树脂；石蜡在乳液中占比为5～35wt％；碳纳米管用量2.5～5wt％。
优选地，在本发明提供的一种微胶囊相变调温莱赛尔纤维中，乳化剂选用十二烷基硫酸钠盐、十二烷基苯磺酸钙盐、聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚、山梨酸醇脂肪酸酯类、甘油单脂肪酸酯中的一种或几种的混合物；乳化剂在乳液中占比1.5～2.5wt％；树脂选用有机硅改性聚氨酯的水分散树脂。
本发明还提供上述微胶囊相变调温莱赛尔纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)活化
将聚合度300～1500的浆粕加入到去离子水中，调节pH值在4～6，加入纤维素酶进行活化；然后加入碱调节pH值至9～13终止活化，得到浆粥；
(2)压榨
将上述浆粥经过真空脱水压榨，得到压榨后的含水率为10～60wt％的纤维素；
(3)预溶解
将上述压榨后的含水纤维素加入含50～88wt％N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液中，然后再加入含20～50wt％微胶囊的相变乳液，得到预溶解浆；
(4)溶解
将上述预溶解浆送入溶解机，加热抽真空，经脱水、溶解、匀化、脱泡后，得到浆液；
(5)过滤
将上述浆液输送至过滤机，以去除浆粕原料中的杂质，得到过滤后的浆液；
(6)纺丝
将上述过滤后的浆液经过增压泵输送，进入计量泵后，通过喷丝板喷出，采用干湿法纺丝成型，得到微胶囊相变调温莱赛尔纤维。
优选地，在本发明提供的微胶囊相变调温莱赛尔纤维的制备方法中，预溶解浆中含水纤维素与含N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液的质量比为1:(2～12)；含水纤维素与含微胶囊的相变乳液的质量比为1:(0.5～1.5)。
优选地，在本发明提供的微胶囊相变调温莱赛尔纤维的制备方法中，步骤(3)中的微胶囊相变乳液按以下步骤制备：
S1:将熔融相变材料、碳纳米管、乳化剂均匀混合；
S2:在混合液中加入水，经过相反转制得O/W乳液；
S3:在O/W乳液中加入树脂，烘干，对材料进行固化，得到微胶囊相变材料。
S4:将微胶囊相变材料用水稀释到30～50％的乳液状态。
优选地，在本发明提供的微胶囊相变调温莱赛尔纤维的制备方法中，熔融相变材料为半精炼石蜡，是碳原子为15-25碳原子数的正烷烃或其衍生物；石蜡在乳液中占比为5～35wt％；碳纳米管用量2.5～5wt％。
优选地，在本发明提供的微胶囊相变调温莱赛尔纤维的制备方法中，乳化剂选用十二烷基硫酸钠盐、十二烷基苯磺酸钙盐、聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚、山梨酸醇脂肪酸酯类、甘油单脂肪酸酯中的一种或几种的混合物；乳化剂在乳液中占比1.5～2.5wt％。
优选地，在本发明提供的微胶囊相变调温莱赛尔纤维的制备方法中，树脂选用有机硅改性聚氨酯的水分散树脂。
优选地，在本发明提供的微胶囊相变调温莱赛尔纤维的制备方法中，还包括步骤：
(7)水洗
采用去离子水进行水洗，去离子水温度为20～80℃，水浴中洗涤。
(8)漂白
微胶囊相变调温纤维采用双氧水漂白，双氧水循环浓度0.05～1.0wt％，双氧水循环pH值8～13。
(9)上油
微胶囊相变调温纤维可以进行上油处理，油剂循环浓度0.5～5wt％，油剂循环pH值6～9，油剂循环温度20～80℃。
(10)烘干
微胶囊相变调温纤维烘干温度为30～150℃。
上述流程中，视浆粕的白度不同，可省略漂白工序，其余步骤不可省略或者调换顺序。
在本发明中，熔融相变材料为半精炼石蜡，是碳原子为15-25碳原子数的正烷烃或其衍生物。石蜡有着相变速度快，可逆性好的特点，将石蜡与碳纳米管混合后，利用碳纳米管的高导热系数，可以极大改善相变材料的导热性能。石蜡在乳液中占比根据所需制得最终乳液的焓值要求，用量在5～35wt％。为有效形成团聚从而包覆石蜡，碳纳米管用量2.5～5wt％。
在本发明中，乳化剂选用十二烷基硫酸钠盐、十二烷基苯磺酸钙盐、聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚、山梨酸醇脂肪酸酯类、甘油单脂肪酸酯中的一种或几种的混合物。此处乳化剂的作用是将碳纳米管与石蜡更好地分散混合。加入水后发生相反转，制得O/W乳液，碳纳米管迁移至油水界面，包覆石蜡。乳化剂在乳液中占比1.5～2.5wt％，用量不足则乳化不完全，用量过大则形成的乳剂黏稠。
在本发明中，树脂选用有机硅改性聚氨酯的水分散树脂。树脂作为碳纳米管包覆的补强材料，避免微胶囊中相变材料泄露。
本发明技术方案的优点在于：(1)制备方法操作简单、生产过程无工业污染、能耗低、安全性能高，适用于大规模工业化连续性生产的胶囊相变莱赛尔纤维制造。(2)本发明中的微胶囊相变调温莱赛尔纤维，没有破坏植物纤维的天然特性，有效保持莱赛尔纤维原有弹性、吸湿性和柔软性。(3)本发明提供的微胶囊相变调温莱赛尔纤维，熔融焓值高，温度调节范围大，而且调温效果持久。(4)本发明提供的微胶囊相变调温莱赛尔纤维没有有害化学残留物，安全，适用范围广。
附图说明
图1为实施例1的DSC图像
图2为实施例2的DSC图像
图3为实施例3的DSC图像
图4为实施例1水洗30次后DSC图像
图5为实施例1水洗50次后DSC图像
具体实施方式
本发明提供一种相变调温莱赛尔纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)活化
步骤又可分为：调配工艺水→加入浆粕→调节pH值→加入纤维素酶→终止活化
具体为：将聚合度300-1500的浆粕加入到工艺水中，调节pH值至4-6，加入纤维素酶进行活化；然后加入碱调节pH值在9-13终止活化，得到浆粥；
步骤(1)中，工艺水优先采用去离子水，去离子水的参数控制为：电导率<5μs/cm2，pH值6～8，温度20～80℃。金属离子高会造成浆粕制成浆液后，聚合度快速大幅度下降，使浆液质量不可控、难以成型拉丝。电导率低说明金属离子低。工艺水电导率的控制很关键。
在步骤(1)中，特别地加入了纤维素酶，纤维素酶有着能够打开纤维素分子链的作用，能够使纤维素在后期的溶解过程中溶解更完全，加入的纤维素酶优选液态纤维素酶。可采用供应商BIOPRACT提供的名称为
AL70、编号IPL5B06610的产品。
在步骤(1)活化过程中，首先调节pH值在4～6是因为纤维素酶在该条件下活性最好，更利于浆粕中纤维素之间的化学分子键打开。待纤维素活化完成，调节碱液至pH值9～13，是为了使纤维素酶失去活性，不再继续打开纤维素之间的分子键。
此活化工艺流程简单，化工试剂添加少，整个流程1小时左右，耗时短，操作方便。在本流程中具体如下：
(2)压榨
将上述浆粥经过真空脱水压榨，得到含水率为10～60wt％的含水纤维素。
在步骤(2)压榨过程中，采用真空脱水压榨是为了提高脱水效率。
更优地，在完成脱水之后，满足工艺要求含水率的含水纤维素可做粉粹处理，粉粹后的含水纤维素颗粒优选为3cm*3cm。
在步骤(2)压榨阶段控制纤维素的含水率及控制纤维素大小状态都是为了在下一工序制得较稳定和均匀的预溶解浆液，只有预溶解浆均匀稳定，才能形成稳定的纺丝浆液。如果含水率太高，则会造成蒸汽能耗的增加；如果含水纤维素过大，则会造成预溶解浆不均匀，浆液质量不稳定，影响纺丝成型。
(3)预溶解
本发明特别地增加了步骤(3)预溶解这一步骤，不但有利于稳定浆液质量，同时也有利于溶解，浆液质量得到提高，才能做出高质量的纤维。
其步骤具体如下：经压榨后的含水纤维素加入50～88wt％的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液，加入含有20～50％wt的微胶囊相变乳液得到预溶解浆，其中水纤维素与50～88wt％N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液质量比为1:(2～12)，水纤维素与20～50wt％的微胶囊相变乳液质量比为1：(0.5～1.5)，使浆粕溶胀，微胶囊与纤维素混合更加均匀，更利于溶解均匀和浆液的稳定；参数：出口温度50～90℃，预溶解浆组成:纤维素8～12％、pH8～12；
步骤(3)中相变材料的制备方法为：
S1，将熔融相变材料、碳纳米管、乳化剂均匀混合；
S2，在混合物中加入水，经过相反转制得O/W乳液；
S3，在O/W乳液中加入树脂，烘干，对材料进行固化，得到微胶囊相变材料。
S4，将微胶囊相变材料用水稀释到30～50％的乳液状态。
优选地，步骤(3)中水纤维素与N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液质量比为1:(2～12)，N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液浓度为50～88wt％；更优选地，质量比为1：(3～5)，浓度为78～83wt％。若加入的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液质量比过低，则在下一步溶解中需要蒸发去更多的水份，会造成能源大量浪费。若水纤维素和N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液质量比高于1：2，则纤维素不能溶解，无法制得浆液，若质量比低于1：12，则浆液粘度过低，无法纺丝。
优选地，步骤(3)微胶囊相变乳液的质量分数为40～50wt％，质量比1：(0.8～1.2)。本产品的调温功能性就依靠此乳液实现，该微胶囊中的相变材料为石蜡，在液化过程中吸热，在固化过程中放热，从而实现双向温度调节作用，同时微胶囊壳体中的碳纳米管具有优秀导热能力，能进一步放大调节能力。纤维的焓值高低依靠微胶囊的添加量来决定，加入量过少则焓值太低，加入量过多，则会造成浆液粘度过低，纺丝情况变差。该步骤加入的乳液质量分数越低，水分越多，下一步溶解中需要蒸发去更多的水份，会造成能源大量浪费，40`50wt％的质量分数为现阶段可制备的乳液最高质量分数。
优选地，步骤(3)中的预溶解浆纤维素含量为6～10wt％、pH值8～12，预溶解浆出料温度为50～90℃，更优的出料温度为70～85℃。上述参数为下工序溶解能够制得稳定浆液的必要条件。若pH低于8，N-甲基吗啉-N-氧化物会分解，造成纤维素无法溶解，若高于12，N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液颜色会变深，纤维成品白度会有偏差。若出料温度低于70℃，下工序的能耗会成倍增加，若出料温度高于85℃，浆液在本步骤即开始溶解，会造成浆液过度溶解成为废料，甚至N-甲基吗啉-N-氧化物大量分解产生安全隐患。若纤维素质量含量低于6％，则浆液粘度过低，无法纺丝：若纤维素质量含量高于10％，则浆液粘度过高，无法纺丝。
采用该工艺制备得到的预溶解浆，可以使得纤维素溶胀效果更佳，同时在该工段的加热混合下纤维素在溶解前即与微胶囊充分混合均匀，更有利于浆液在后续均匀溶解，同时微胶囊更不易流失与析出，使浆液质量得到提高。
(4)溶解
经预溶解机后的混合液进入溶解机后，经过加热抽真空，脱水、溶解、匀化、脱泡后达到琥珀色透明均质的浆液。溶解机参数参数设为真空度1.0kPa～15.0kPa，温度60～120℃。这些参数均为制得稳定浆液的基础。浆液组成：纤维素质量含量为8～12wt％。此参数为纺丝成型的关键指标。纤维素质量含量低于8％，造成浆液黏度低，纺丝成型状态不佳，纤维素质量含量高于12％，造成浆液黏度高，纺丝成型状态不佳。
(5)过滤
将浆液输送至过滤机，以去除浆粕原料中的杂质，得到过滤后的浆液；(增加的步骤)
(6)纺丝
浆液经过增压泵输送，进入计量泵后，通过喷丝板喷出，采用干湿法纺丝成型，得到微胶囊相变调温莱赛尔纤维。
具体为：浆液经过过滤后，通过增压泵输送，进入计量泵后，通过喷丝板喷出，用干湿法纺丝成型；参数：纺丝速度35～100m/min，纺丝气隙5～50mm，纺丝吹风温度10～30℃，纺丝吹风流量100～500L/H，吹风相对湿度50～80％，凝固浴浓度10～30％，凝固浴的温度5～30℃；(7)水洗
将上述纤维输送至20～80℃水洗浴中进行洗涤。采用去离子水，去离子水温度20～80℃。
水洗的目的是回收溶剂N-甲基吗啉-N-氧化物，提高溶剂的回收率。可以根据需要选择。
(8)漂白
根据客户对白度的要求选择是否需要该工序。通常采用双氧水漂白并配合使用稳定剂，双氧水循环浓度0.05～1.0wt％，双氧水循环pH值8～13。该工序可视所购浆粕白度情况而定，若浆粕已做过漂白处理，可省略。
(9)上油
根据客户对上油率的要求进行。通常油剂循环浓度0.5～5％，油剂循环pH值6～9，油剂循环温度20～80℃。
(10)烘干
将上油后的纤维，通过加热，达到要求的纤维含水率；参数：烘干温度30～150℃。
实施例1
将聚合度550的木浆粕加入到工艺水中，工艺水的参数为：电导率<5μs/cm2,pH值6.8，温度50℃；用酸调节pH值至5，加入纤维素酶活化一小时，加入氢氧化钠终止活化，调节pH值在10.5。
终止活化后的浆粥经过真空脱水压榨后，控制含水纤维素的含水比为48wt％，粉碎为3cm*3cm颗粒。
加入81％的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液和40％的胶囊相变乳液，其中水纤维素与N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液质量比为1:4，水纤维素与胶囊相变乳液质量比为1：1，使浆粕溶胀，出口温度70℃，预溶解浆组成:纤维素8.1％、pH9.5。石蜡在乳液中占比为35wt％，碳纳米管用量5wt％，乳化剂在乳液中占比2.5wt％。
在本发明中，树脂选用有机硅改性聚氨酯的水分散树脂。树脂作为碳纳米管包覆的补强材料，避免微胶囊中相变材料泄露。
经预溶解机后的混合液进入溶解机后，控制真空度4.0kpa,浆液组成:纤维素10.7％。
浆液经过增压泵输送，通过喷丝板喷出，用干湿法纺丝成型，计量泵转速15.2rmp，纺丝速度30m/min，牵伸比1：5，纺丝气隙15mm，纺丝吹风温度10℃，纺丝吹风流量300L/H，凝固浴浓度20％，凝固浴温度10℃。
将纤维经水清洗，水洗温度60℃。水洗后的纤维，经双氧水和稳定剂漂白，双氧水循环浓度0.30％，双氧水循环pH值10.8，双氧水循环温度75℃。
漂白后的纤维上油，油剂循环浓度1.0％，油剂循环pH值6.5，油剂循环温度50℃。
将上油后的纤维烘干，温度110℃，得到成品纤维。
实施例2
将聚合度550的木浆粕，加入到工艺水中，工艺水参数为：电导率<5μs/cm2，pH值6.8，温度50℃，用酸调节pH值至5，加入纤维素酶活化1小时，加入氢氧化钠终止活化，调节pH值为10.5。
终止活化后的浆粥经过真空脱水压榨，控制水纤维素的含水百分比为48wt％，粉碎为3cm*3cm颗粒。
加入81wt％的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液和40wt％的胶囊相变乳液，其中水纤维素与N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液质量比为1:4，水纤维素与胶囊相变乳液质量比为1：0.875，使浆粕溶胀，出口温度70℃；预溶解浆组成：纤维素8.3％、pH9.5。石蜡在乳液中占比为28wt％，为有效形成团聚从而包覆石蜡，碳纳米管用量4wt％，乳化剂在乳液中占比2wt％。
在本发明中，树脂选用有机硅改性聚氨酯的水分散树脂。树脂作为碳纳米管包覆的补强材料，避免微胶囊中相变材料泄露。
经预溶解机后的混合液进入溶解机后，控制真空度4.0kPa；浆液组成：纤维素10.8％。
浆液经过增压泵输送，通过喷丝板喷出，用干湿法纺丝成型，计量泵转速16.1rmp，纺丝速度30m/min，牵伸比1：5，纺丝气隙15mm，纺丝吹风温度10℃，纺丝吹风流量350L/H，凝固浴浓度20％，凝固浴温度10℃。
纤维经水洗，水洗温度60℃。水洗后的纤维经双氧水和稳定剂漂白，双氧水循环浓度0.30％，双氧水循环pH值10.8，双氧水循环温度75℃。
漂白后的纤维，经上油，油剂循环浓度1.0％，油剂循环PH值6.5，油剂循环温度50℃。将上油后的纤维烘干，温度110℃，得出成品纤维。
实施例3：
将聚合度550的木浆粕加入工艺水中，工艺水参数：电导率<5μs/cm2，pH值6.8，温度50℃，用酸调节pH值至5，加入纤维素酶活化1小时，加入氢氧化钠终止活化，调节pH值为10.5。
终止活化后的浆粥经真空脱水压榨后，控制含水纤维素的含水百分比为48wt％，粉碎为3cm*3cm颗粒。
加入81wt％的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液和40wt％的胶囊相变乳液，其中含水纤维素与N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液质量比为1:4，水纤维素与胶囊相变乳液质量比为1：0.8，使浆粕溶胀，出口温度70℃；预溶解浆组成：纤维素8.3％、pH9.5。石蜡在乳液中占比为5wt％，碳纳米管用量2.5wt％，乳化剂在乳液中占比1.5wt％。
在本发明中，树脂选用有机硅改性聚氨酯的水分散树脂。树脂作为碳纳米管包覆的补强材料，避免微胶囊中相变材料泄露。
经预溶解机的混合液进入溶解机后，控制真空度4.0kPa；浆液组成：纤维素10.8％。
浆液经过增压泵输送，通过喷丝板喷出，用干湿法纺丝成型，计量泵转速16.7rmp，纺丝速度30m/min，牵伸比1：5，纺丝气隙15mm，纺丝吹风温度10℃，纺丝吹风流量350L/H，凝固浴浓度20％,凝固浴温度10℃。
纤维水洗，水洗温度60℃。水洗后的纤维经双氧水和稳定剂漂白，双氧水循环浓度0.30％，双氧水循环PH值10.8，双氧水循环温度75℃。
将漂白后的纤维上油，油剂循环浓度1.0％，油剂循环pH值6.5，油剂循环温度50℃。
将上油后的纤维烘干，温度110℃，得到成品纤维。
实施例4
实施例1～3中制得的纤维性能指标对比，见表1。其中微胶囊相变调温莱赛尔纤维的焓值按照GB/T19466.3-2004《塑料差示扫描量热法(DSC)第三部分：熔融和结晶温度及热焓的测定》进行，实施例1～3的DSC图像分别见图1、图2和图3。实施例1中制得得纤维经30次、50次水洗后得DSC图像见图4、图5。
表1实施例1～3中制得纤维的性能指标对比
可以看出，本发明制备得莱赛尔纤维经过浆液过滤、纤维水洗仍能具备较高的焓值；调温纤维的焓值可以根据微胶囊相变乳液的添加比进行调整；随着微胶囊乳液添加量增多，强度会随之降低，需要在强度和调温性能之间平衡；本发明制备的调温纤维具有宽广的调温范围；本发明制备的的调温纤维耐水洗性良好。
Claims (10)
1.一种微胶囊相变调温莱赛尔纤维，其特征在于由包括经活化压榨处理后的含水率为10～60wt％的含水纤维素、含50～88wt％N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液和含20～50wt％微胶囊的相变乳液组成的混合纺丝液经溶剂法纺丝制得，所述纺丝液中含水纤维素与所述含N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液的质量比为1:(2～12)；所述含水纤维素与所述含微胶囊的相变乳液的质量比为1:(0.5～1.5)；所述微胶囊相变乳液包括熔融相变材料、碳纳米管、乳化剂和树脂；所述微胶囊相变调温莱赛尔纤维的熔融焓值不低于50J/g。
2.如权利要求1所述的一种微胶囊相变调温莱赛尔纤维，其特征在于所述的熔融相变材料为半精炼石蜡，是碳原子为15～25碳原子数的正烷烃或其衍生物；所述的树脂选用有机硅改性聚氨酯的水分散树脂；所述石蜡在乳液中占比为5～35wt％；碳纳米管用量2.5～5wt％。
3.如权利要求1所述的一种微胶囊相变调温莱赛尔纤维，其特征在于，所述的乳化剂选用十二烷基硫酸钠盐、十二烷基苯磺酸钙盐、聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚、山梨酸醇脂肪酸酯类、甘油单脂肪酸酯中的一种或几种的混合物；所述乳化剂在乳液中占比1.5～2.5wt％；所述树脂选用有机硅改性聚氨酯的水分散树脂。
4.权利要求1～3任一项所述的微胶囊相变调温莱赛尔纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)活化
将聚合度300～1500的浆粕加入到去离子水中，调节pH值在4～6，加入纤维素酶进行活化；然后加入碱调节pH值至9～13终止活化，得到浆粥；
(2)压榨
将上述浆粥经过真空脱水压榨，得到压榨后的含水率为10～60wt％的纤维素；
(3)预溶解
将上述压榨后的含水纤维素加入含50～88wt％N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液中，然后再加入含20～50wt％微胶囊的相变乳液，得到预溶解浆；
(4)溶解
将上述预溶解浆送入溶解机，加热抽真空，经脱水、溶解、匀化、脱泡后，得到浆液；
(5)过滤
将上述浆液输送至过滤机，以去除浆粕原料中的杂质，得到过滤后的浆液；
(6)纺丝
将上述过滤后的浆液经过增压泵输送，进入计量泵后，通过喷丝板喷出，采用干湿法纺丝成型，得到微胶囊相变调温莱赛尔纤维。
5.如权利要求4所述的一种微胶囊相变调温莱赛尔纤维的制备方法，其特征在于所述预溶解浆中所述含水纤维素与所述含N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液的质量比为1:(2～12)；所述含水纤维素与所述含微胶囊的相变乳液的质量比为1:(0.5～1.5)。
6.如权利要求4所述的一种微胶囊相变调温莱赛尔纤维的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的微胶囊相变乳液按以下步骤制备：
S1:将熔融相变材料、碳纳米管、乳化剂均匀混合；
S2:在混合液中加入水，经过相反转制得O/W乳液；
S3:在O/W乳液中加入树脂，烘干，对材料进行固化，得到微胶囊相变材料。
S4:将微胶囊相变材料用水稀释到30～50％的乳液状态。
7.如权利要求6所述的一种微胶囊相变调温莱赛尔纤维的制备方法，其特征在于，所述的熔融相变材料为半精炼石蜡，是碳原子为15-25碳原子数的正烷烃或其衍生物；所述石蜡在乳液中占比为5～35wt％；碳纳米管用量2.5～5wt％。
8.如权利要求6所述的一种微胶囊相变调温莱赛尔纤维的制备方法，其特征在于，所述的乳化剂选用十二烷基硫酸钠盐、十二烷基苯磺酸钙盐、聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚、山梨酸醇脂肪酸酯类、甘油单脂肪酸酯中的一种或几种的混合物；所述乳化剂在乳液中占比1.5～2.5wt％。
9.如权利要求6所述的一种微胶囊相变调温莱赛尔纤维的制备方法，其特征在于，所述的树脂选用有机硅改性聚氨酯的水分散树脂。
10.如权利要求4所述的一种微胶囊相变调温莱赛尔纤维的制备方法，其特征在于，还包括步骤：
(7)水洗
采用去离子水进行水洗，去离子水温度为20～80℃，水浴中洗涤；
(8)漂白
微胶囊相变调温纤维采用双氧水漂白，双氧水循环浓度0.05～1.0wt％，双氧水循环pH值8～13；
(9)上油
微胶囊相变调温纤维可以进行上油处理，油剂循环浓度0.5～5wt％，油剂循环pH值6～9，油剂循环温度20～80℃；
(10)烘干
微胶囊相变调温纤维烘干温度为30～150℃；
上述流程中，视浆粕的白度不同，可省略漂白工序，其余步骤不可省略或者调换顺序。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211711620.7A CN116121893A (zh) | 2022-12-29 | 2022-12-29 | 一种微胶囊相变调温莱赛尔纤维及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211711620.7A CN116121893A (zh) | 2022-12-29 | 2022-12-29 | 一种微胶囊相变调温莱赛尔纤维及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116121893A true CN116121893A (zh) | 2023-05-16 |
Family
ID=86294987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211711620.7A Pending CN116121893A (zh) | 2022-12-29 | 2022-12-29 | 一种微胶囊相变调温莱赛尔纤维及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116121893A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116754711A (zh) * | 2023-08-17 | 2023-09-15 | 蓝星安迪苏南京有限公司 | 饲料用乳化剂的乳化能力评估方法 |
-
2022
- 2022-12-29 CN CN202211711620.7A patent/CN116121893A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116754711A (zh) * | 2023-08-17 | 2023-09-15 | 蓝星安迪苏南京有限公司 | 饲料用乳化剂的乳化能力评估方法 |
| CN116754711B (zh) * | 2023-08-17 | 2023-11-07 | 蓝星安迪苏南京有限公司 | 饲料用乳化剂的乳化能力评估方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103403235B (zh) | 用于加工纳米纤维状纤维素的方法 | |
| EP3299499B1 (en) | Multifunctional viscose fibre and preparation method therefor | |
| CN100558954C (zh) | 竹炭纤维素纤维制造方法 | |
| CN105603554B (zh) | 一种石墨烯功能化纤维素纤维及其制备方法 | |
| CN104073907B (zh) | 一种聚酯纤维及其制备方法 | |
| CN108499497A (zh) | 一种石墨烯微胶囊、智能调温纤维及其制备方法 | |
| CN101089249A (zh) | 以离子液体为溶剂的纤维素共混纤维的制备和应用 | |
| CN105801883B (zh) | 一种制备纤维素溶液的方法 | |
| CN108004611A (zh) | 一种使用干浆粕制备溶剂法纤维素纤维纺丝原液的方法 | |
| CN116121893A (zh) | 一种微胶囊相变调温莱赛尔纤维及其制备方法 | |
| CN102154720A (zh) | 一种纤维素纤维的制备方法 | |
| CN105671663B (zh) | 一种麻提取物蛋白质复合添加剂的制备方法及其应用 | |
| CN107142542B (zh) | 一种蚕丝蛋白再生纤维素纤维及其制备方法 | |
| CN112779612B (zh) | 一种莱赛尔纤维的高效生产制造方法及设备 | |
| CN104831388A (zh) | 一种温度调节纤维的制备方法 | |
| CN113638069B (zh) | 一种面膜基布用备长炭复合改性纳米铂金竹浆纤维及其制备方法 | |
| CN106750584A (zh) | 一种木质素二氧化硅复合改性天然橡胶母料的方法 | |
| CN109610026A (zh) | 一种含精油再生纤维素纤维及其制备方法 | |
| CN110760943B (zh) | 一种纺织用鲜花纤维长丝的制备及应用 | |
| CN101514496A (zh) | 改进型含珍珠颗粒粘胶纤维及其制造方法 | |
| CN103147144B (zh) | 一种溶解纤维素的方法以及制备再生纤维的方法 | |
| CN109234828A (zh) | 一种溶剂法高湿模量棉纤维及其制备方法 | |
| CN109594150A (zh) | 涤棉混纺织物的泡料制备及再生纺丝成型方法 | |
| CN110886026B (zh) | 一种调温纤维及其制备方法 | |
| CN114182378B (zh) | 一种气凝胶复合纤维及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |