CN117822140A

CN117822140A - 一种大麻浆粕莱赛尔纤维及其制备方法

Info

Publication number: CN117822140A
Application number: CN202311844407.8A
Authority: CN
Inventors: 朱长丽; 王佳欢; 孙继; 余亮; 吴庆君; 王辉; 李峰; 茆瑞金; 顾海朝; 沈春凤
Original assignee: Shanghai Lyocell Fibre Development Co ltd
Current assignee: Shanghai Lyocell Fibre Development Co ltd
Priority date: 2023-12-28
Filing date: 2023-12-28
Publication date: 2024-04-05

Abstract

本发明公开了一种大麻浆粕莱赛尔纤维及其制备方法。制备方法包括步骤：大麻浆粕选择与预处理、大麻浆粕原料浆料的活化、调整含水纤维素的聚合度、含水纤维素纤维的溶胀、溶胀浆液的溶解、溶解浆液的缓冲静置、纺丝。通过选择合适聚合度的大麻浆粕，并通过预处理降低大麻浆粕中的重金属离子含量，通过漂白分离出大量灰分、碱和碱土杂质离子，通过活化和搭配低聚合度浆粕使大麻浆粕满足莱赛尔纤维工艺对原料浆粕的要求，并通过优化后道工艺大规模纺制出符合质量要求的大麻浆粕莱赛尔。

Description

一种大麻浆粕莱赛尔纤维及其制备方法

技术领域

本发明涉及再生纤维素纤维领域，具体涉及一种大麻浆粕莱赛尔纤维及其制备方法。

背景技术

再生纤维素纤维主要有两类：黏胶纤维和莱赛尔纤维(英文名Lyocell)。早在一百多年前，人们就以纤维素为原料开发出了黏胶纤维的生产工艺，但黏胶纤维制备过程中会产生大量的有毒、有害废水和废气，因此制约了黏胶纤维的发展。以N-甲基氧化吗啉NMMO为溶剂体系开发的莱赛尔纤维生产过程无工业污染、能耗低、工艺简单，纤维性能卓越，产品弃后可生物降解。由于莱赛尔纤维制备过程是一个纯物理过程，对原料浆粕的要求极为严格。

目前商业化的莱赛尔纤维制备工艺仅限于采用专用的原生木浆(Cosmo木浆、Sappi木浆)，且浆粕的聚合度通常在500～700之间。由于原生木材等材料的品质可控性较好，其在稳定的制浆工艺条件下较易批量获得适宜于莱赛尔纺丝的原生木浆。但是溶解木浆通常由几种硬木或软木通过消耗大量材料和能源蒸煮制成，树木的生长需要大量时间，而且需要大量资金建立和运营新的浆粕厂。相比之下，基于一年生植物的浆粕来源，如韧皮纤维(亚麻、大麻等)，提供了更快速地增加溶解浆粕的可能性，因为其作物生长速度更快，脱胶和纤维素分离的能耗更低。

工业大麻，也称汉麻，是指植物中四氢大麻酚(THC)含量低于0.3％的无毒品利用价值的大麻类，为大麻科大麻属的1年生草本生物。大麻是适于在我国广泛种植的植物，大麻在整个生长过程中极少施用杀虫剂和除草剂，且其在单位时间单位面积的纤维产量远远高于木材，大麻的韧皮纤维是优良的纺织原料，而从采用大麻为原料生产的大麻纸张是一种高档纸张，可广泛用于卷烟纸、茶叶袋纸、烟草薄片、滤纸、钞票、证券纸和各类高档包装材料等。

大麻韧皮纤维由纤维素、半纤维素、木质素以及其他杂质组成，其中纤维素含量在57％左右。根据文献报道，大麻纤维中含有约200～400ppm的铁微量元素和其他金属元素。此外大麻纤维与木浆纤维、竹纤维、棉纤维等在纤维素结构、聚合度、杂质含量等方面有着本质区别。目前市场上缺少适合工业化生产采用大麻浆粕纺制的莱赛尔纤维产品及其制备方法。

发明内容

为了克服上述提出的技术问题，本发明旨在提供一种适合工业化生产的大麻浆粕莱赛尔纤维及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种大麻浆粕莱赛尔纤维制备方法，包括步骤(本发明中“wt％”表示质量百分比)：

(1)大麻浆粕选择与预处理：选择聚合度不高于1000的大麻浆粕进行预处理，预处理后得到重金属离子含量≤12ppm、碱和碱土离子含量≤420ppm、ISO白度≥85％的原料浆料。

(2)活化：洗涤上一步骤得到的原料浆料并加入去离子水调节pH值为4～6，然后加入纤维素复合酶进行活化，再加入碱液调节pH值为10～13，终止活化。

(3)调整含水纤维素的聚合度：在活化后的大麻浆粕中加入低聚合度的木浆粕或竹浆粕或再生棉浆粕，得到含水纤维素，含水纤维素的聚合度控制为500～750，低聚合度浆粕的添加量不超过总浆粕重量的15％。

(4)溶胀：首先去除含水纤维素中的水分使其含水率保持在10wt％～60wt％，接着将其加入含有50wt％～88wt％的N-甲基氧化吗啉的水溶液中，然后再加入抗氧化剂以及稳定剂,得到溶胀浆液。

(5)溶解：得到的溶胀浆液进入双螺杆挤出机，然后经加热抽真空，脱水，溶解后得到溶解浆液。

(6)缓冲静置：将溶解浆液缓冲保存、匀化、脱泡，得到纺丝浆液。

(7)纺丝：将得到的纺丝浆液过滤,使用增压泵输送至计量泵，采用干湿法纺丝，得到大麻浆粕莱赛尔纤维。

进一步地，在本发明提供的一种大麻浆粕莱赛尔纤维制备方法中，所述步骤(1)中的预处理包括步骤：

I.将选用的大麻浆粕加入到螯合剂和酸的混合液中，在60℃下保温处理30～60分钟，然后用去离子水洗涤至中性；其中，大麻浆粕浓度为10wt％～20wt％，螯合剂为六偏磷酸钠/乙二胺四乙酸二钠/二乙烯三胺五乙酸五钠中的一种或几种，酸为无机酸或有机酸；

II.将经过步骤I处理后的大麻浆粕再浸入漂白稳定剂和双氧水的混合液中在90℃下漂白处理30～70分钟，之后用去离子水洗涤至中性。

更进一步地，在步骤I中，较佳的螯合剂组合为EDTA(乙二胺四乙酸二钠)/SHMP(六偏磷酸钠)的混合液，用量为EDTA 0.2wt％～0.4wt％、SHMP 0.2wt％～0.4wt％。

更进一步地，在步骤I中，较佳的无机酸为盐酸或硫酸，用量为2wt％～5wt％；较佳的有机酸为甲酸或乙酸，用量为2wt％～5wt％。

更进一步地，在步骤II中，漂白稳定剂为Na₂SiO₃/MgSO₄/脂肪醇聚乙烯醚混合物，其中Na₂SiO₃为2wt％～4wt％、MgSO₄为0.04wt％～0.06wt％、脂肪醇聚乙烯醚为0.05wt％～0.2wt％，漂白剂为双氧水，用量为1wt％～4wt％。

进一步地，在步骤(2)中，去离子水电导率<5us/cm²，纤维素复合酶选用液态纤维素酶，纤维素复合酶用量为0.01wt％～0.1wt％，活化时间30～90分钟。

进一步地，在步骤(4)中，溶胀浆液中纤维素含量为8wt％～12wt％，pH值8～12；溶胀浆液中水纤维素与50wt％～88wt％N-甲基氧化吗啉的水溶液质量比为1：(2～12)，出料温度50～80℃,溶胀浆液中加入的抗氧化剂为PG(没食子酸正丙酯)，稳定剂为羟胺。

进一步地，在步骤(5)中，溶解浆液的纤维素含量为11wt～15wt％，溶解浆液进料温度50～80℃，出料温度90～120℃，真空度为1.0kPa～15.0kPa。

进一步地，在步骤(6)中，溶解浆液静置缓存30～60分钟，静置温度70～90℃，静置缓冲时给予氮气加压，压力为0.2kPa～1.0kpa。

此外，本发明还提供了一种采用上述大麻浆粕莱赛尔纤维制备方法制备的大麻浆粕莱赛尔纤维，采用大麻浆粕制成，大麻浆粕占所用浆粕的比例超过85％，大麻浆粕经过预处理和活化处理，处理后的大麻浆粕重金属含量≤12ppm、碱和碱土离子含量≤420ppm、ISO白度≥85％。

与现有技术相比，本发明提供一种大麻浆粕莱赛尔纤维及其制备方法，具有如下有益效果：(1)浆粕必须适应预期的纤维制造和加工生产线，根据大麻浆粕的特点对其进行处理和调整，使其能够满足莱赛尔纤维的加工要求，成功地以适合大规模生产的方式加工出符合要求的莱赛尔纤维。(2)通过对大麻浆粕聚合度的选择和活化工艺以及混用低聚合度的木浆粕和竹浆粕，使大麻浆粕的聚合度在要求范围内，降低纺丝黏度，从而能够在纺丝阶段顺利加工。(3)大麻纤维生长和煮练制浆过程中引入了重金属离子、碱和碱土离子等，虽然在制浆过程中进行了一定的处理，但由于莱赛尔纤维采用的溶剂NMMO为氧化剂，它在金属离子存在时会发生一系列的副反应，甚至有可能发生爆炸。本发明通过对大麻浆粕做进一步预处理，降低了大麻浆粕中的重金属离子含量，通过严格控制重金属含量，保证了大规模生产的安全性。(4)如果原料浆粕中碱和碱土离子含量高，在纺丝成型时无机盐微粒会堵塞喷丝板孔，不利于纺丝成型。本发明通过预处理和漂白处理，分离出大量的灰分、碱和碱土杂质离子，保障了纺丝的顺利进行，并保障了制备莱赛尔纤维的质量。(5)在制备过程中通过融入活化工艺打开大麻浆粕的分子链并均化聚合度，促进溶剂NMMO溶解大麻浆纤维素，使其能够满足莱赛尔纤维工艺对原料浆粕的要求。(6)在纤维制备过程中通过对溶解浆液进行缓冲静置，纺丝浆液提前匀化脱泡，增加取向度，克服纤维素分子链结构致密且结晶度高特点，降低纤维的原纤化倾向。(7)制备方法操作简单，无工业污染，安全性高，适用于大规模工业化连续性生产的纤维制造。(8)本发明所制备的麻浆莱赛尔纤维具有很好的强力和均匀性，在纱线的染色和整理中表现优良，织物尺寸稳定性好，可以用于生产高端织物。

具体实施方式

莱赛尔纤维生产系统对重金属离子的含量要求严格，主要因为莱赛尔纤维工艺应用的溶剂NMMO为氧化剂，它在金属离子存在时会发生一系列的副反应，甚至有可能发生爆炸。

如果原料浆粕中碱和碱土离子含量高，在纺丝成型时无机盐微粒会堵塞喷丝板孔，不利于纺丝成型，同时会影响纺制莱赛尔纤维的质量。

作为原料的浆粕必须适应预期的纤维制造和加工生产线，因此对于作为原料的浆粕的色差、聚合度、浆粕中的重金属含量、碱和碱土离子含量等均应符合一定的要求，再结合后道工艺的优化，才能成功纺制出符合质量要求的莱赛尔纤维。

本发明提供了一种大麻浆粕莱赛尔纤维的制备方法，包括步骤：大麻浆粕选择与预处理、大麻浆粕原料浆料的活化、调整含水纤维素的聚合度、含水纤维素纤维的溶胀、溶胀浆液的溶解、溶解浆液的缓冲静置、纺丝。通过选择合适聚合度的大麻浆粕，并通过预处理降低大麻浆粕中的重金属离子含量，通过漂白分离出大量灰分、碱和碱土杂质离子，通过活化和搭配低聚合度浆粕使大麻浆粕满足莱赛尔纤维工艺对原料浆粕的要求，并通过优化后道工艺大规模纺制出符合质量要求的大麻浆粕莱赛尔。

1.关于大麻浆粕选择与预处理

选择聚合度不高于1000的大麻浆粕进行预处理，预处理后得到重金属离子含量≤12ppm、碱和碱土离子含量≤420ppm、ISO白度≥85％的原料浆料。

(1)关于预处理。将选用的麻浆粕加入到螯合剂和酸的混合液中，浆粕浓度为10wt％～20wt％，在60℃保温处理30～60分钟，然后用去离子水洗涤至中性。再次浸入漂白稳定剂和双氧水的混合液中，浆粕浓度10wt％～20wt％，在90℃下漂白处理30～70分钟，之后用去离子水洗涤至中性。

(2)关于螯合剂。螯合剂选择EDTA(乙二胺四乙酸二钠)/SHMP(六偏磷酸钠)的混合液，用量为EDTA0.2wt％～0.4wt％、SHMP 0.2wt％～0.4wt％。

(3)关于酸。酸可以选用无机酸也可以选用有机酸。无机酸优选硫酸或盐酸，用量优选2wt％～5wt％。

(4)关于漂白剂和漂白稳定剂。漂白稳定剂选用Na₂SiO₃/MgSO₄/脂肪醇聚乙烯醚混合液。其中优选Na2SiO3用量为2wt％～4wt％，MgSO4用量为0.04wt％-0.06wt％，脂肪醇聚乙烯醚0.05wt％-0.2wt％；漂白剂为双氧水，用量为1wt％～4wt％。

浆料洗涤数次，得到重金属离子含量≤12ppm，碱和碱土离子含量≤420ppm及ISO白度≥85％且均匀的原料浆料。

2.关于大麻浆粕原料浆料的活化

在经过洗涤的浆料中加入去离子水，调节pH值为4～6，加入纤维素复合酶进行活化，再加入碱液，调节pH值在10～13，终止活化。

(1)关于去离子水。去离子水的电导率<5us/cm²。

(2)关于纤维素酶。纤维素酶为液态纤维素酶。可采用供应商BIOPRACT提供的产品，名称为AL70，产品编号IPL5B0660。纤维素酶在酸性条件下活性最好，通过优选pH值范围，可以最优地打开纤维素结晶区分子链，利于溶剂NMMO溶解纤维素。

3.调整含水纤维素的聚合度

纤维素酶的处理有利于获得聚合度分布均匀的含水大麻纤维素，在活化以后的大麻浆粕中加入低聚合度的木浆粕或竹浆粕，得到含水纤维素，将含水纤维素的聚合度调节为500～750。

4.含水纤维素纤维的溶胀

将上述浆料去除水分，含水纤维素含量为30wt％～60wt％，加入含有质量百分比50wt％～88wt％的N-甲基氧化吗啉的水溶液中，之后加入1wt％～5wt％的抗氧化剂以及1wt％～5wt％的稳定剂，得到溶胀浆液。溶胀浆液中纤维素含量为8wt％～12wt％，pH值为8～12，溶胀浆液中含水纤维素与50wt％～88wt％的N-甲基氧化吗啉水溶液的质量比为1：(2～12)，溶胀浆液中含水纤维素与1wt％～5wt％抗氧化剂质量比为1:(0.1～0.125)，溶胀浆液中含水纤维素与加入的1wt％～5wt％稳定剂的质量比为1:(0.02～0.08)；出料温度为50～80℃。

5.溶胀浆液的溶解

将得到的溶胀浆液进入双螺杆挤出机，然后经加热抽真空，脱水，溶解后，得到溶解浆液。溶解浆液的纤维素含量为11wt％～15wt％，溶解浆液进料温度50～80℃，出料温度90～120℃，真空度为1.0kPa～15.0kPa。

6.溶解浆液的缓冲静置

溶解浆液缓冲保存、匀化、脱泡后，得到纺丝浆液。

将浆液静置缓存30～60分钟，静置温度70～90℃。缓冲静置保存时给予氮气加压，压力为0.2kPa～1.0kPa，有利于溶解浆液匀化脱泡，增加浆液的取向度，克服纤维素分子链结构致密且结晶度高特点，降低纤维的原纤化倾向。

7.纺丝

将上一步骤得到的纺丝浆液过滤，再使用增压泵输送至计量泵，采用干湿法纺丝，得到麻浆粕莱赛尔纤维。

干湿法纺丝工艺条件为纺丝速度35～100m/min，纺丝气隙5～50mm，纺丝吹风温度10～25℃，纺丝吹风流量100～500L/H，吹风相对湿度50％～80％，凝固浴浓度10％～30％，凝固浴温度5～30℃，牵伸比1：(5～10)。

8.后处理：水洗、漂白、上油、烘干

水洗时用去离子水冲洗纤维，水洗温度20～60℃。将吸附于纤维上的溶剂N-甲基吗啉-N-氧化物可回收净化后再次利用。

漂白时采用双氧水漂白，双氧水循环浓度1.0～2.0％，双氧水循环pH值8～10，循环温度60～80℃。

上油时的油剂循环浓度0.5～5％，油剂循环pH值6～9，油剂循环温度50～70℃。

烘干时烘干温度80～120℃。

实施例1

将聚合度为600的大麻浆粕加入到螯合剂和酸的混合液中，浆粕浓度20wt％的配比下，在60℃保温加热下处理45分钟，后用去离子水洗涤至中性。再次浸入漂白稳定剂和双氧水的混合液中，浆粕浓度20％，在90℃下漂白处理50分钟，之后用去离子水洗涤至中性。

螯合剂选择EDTA(乙二胺四乙酸二钠)/SHMP(六偏磷酸钠)的混合液，用量为EDTA0.3wt％、SHMP 0.3wt％。选用硫酸，用量为2wt％。漂白稳定剂为Na₂SiO₃/MgSO₄/脂肪醇聚乙烯醚混合液，用量Na₂SiO₃为2wt％、MgSO₄为0.04wt％、脂肪醇聚乙烯醚为0.05wt％；漂白剂为双氧水1wt％。对浆料洗涤数次，控制重金属离子含量≤10ppm，碱和碱土离子含量≤400ppm，及浆料ISO白度85％。

在浆料中加入纤维素复合酶活化30分钟，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后，控制含水纤维素的含水质量百分比46％，加入70％的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液，加入2％的PG和1.5％的羟铵，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，与PG的质量比为1:0.125，与羟铵的质量比为1:0.05，使浆粕溶胀，出口温度60℃。

预溶解浆组成为纤维素11％，pH值为9.5，经溶胀后进入双螺杆溶解机，控制真空度4.0kPa，螺杆转速为12r/min。溶解浆液组成为：纤维素13％，溶解浆液聚合度DP 550。溶解浆液放置于缓冲罐，氮气加压，氮气压力0.2kpa，缓冲保存30分钟，保存温度70℃。

溶解浆液经过增压泵输送过滤，通过喷丝板喷出，用干湿法纺丝成型，纺丝速度35m/min，纺丝气隙15mm，纺丝吹风温度15℃，纺丝吹风流量250L/H，吹风相对湿度50％，凝固浴浓度18％，凝固浴温度10℃，牵伸比1：5，将纤维经过水清洗后，水洗温度60℃，水洗后的纤维，经过上油后，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105℃，制得的成品纤维：纤度1.67dtex，干断裂强度4.2cN/dtex，湿模量0.9cN/dtex/5％，纤维疵点及并丝含量50mg/100g，纤维ISO白度80％。

实施例2

将聚合度1000的大麻浆粕加入到螯合剂和酸的混合液中，浆粕浓度15wt％的配比下，在60℃保温加热下处理45分钟，后用去离子水洗涤至中性。再次浸入漂白稳定剂和双氧水的混合液中，浆粕浓度15％，在90℃下漂白处理50分钟，之后用去离子水洗涤至中性。

螯合剂选择EDTA(乙二胺四乙酸二钠)/SHMP(六偏磷酸钠)的混合液，用量为EDTA0.4wt％、SHMP 0.6wt％。选用硫酸，用量为3wt％。漂白稳定剂为Na2SiO3/MgSO4/脂肪醇聚乙烯醚混合液，其中Na₂SiO₃用量4wt％、MgSO₄用量0.05wt％，脂肪醇聚乙烯醚0.1wt％，漂白剂为双氧水2wt％。

浆料洗涤数次，重金属离子含量≤12ppm，碱和碱土离子含量≤420ppm，及浆料ISO白度88％。

在浆料中加入纤维素复合酶活化30分钟，加入氢氧化钠终止活化，调节pH值在10.5。在终止活化后的浆粥中加入常规用的木浆粕，加入比例不超过浆料总重量的15％，调整聚合度，使聚合度在500～700之间，得到含水纤维素。将得到的聚合度符合要求的含水纤维素经真空脱水，控制含水纤维素的含水质量百分比为50％，加入71％的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液，加入2％的PG和1.5％的羟铵，其中含水纤维素与N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液质量比为1:6，与PG的质量比为1:0.125，与羟铵的质量比为1:0.05，使浆粕溶胀，出口温度65℃，预溶解浆组成：纤维素11％，pH值9.5，经溶胀后进入双螺杆溶解机后，控制真空度5.0kpa，螺杆转速为12r/min。溶解浆液组成：纤维素13％，溶解浆液聚合度DP 680。溶解浆液放置于缓冲罐，氮气加压，氮气压力0.8kpa，缓冲保存55分钟，保存温度80℃。

溶解浆液经过增压泵输送过滤，通过喷丝板喷出，用干湿法纺丝成型，纺丝速度35m/min，纺丝气隙15mm，纺丝吹风温度15℃，纺丝吹风流量250L/H，吹风相对湿度50％，凝固浴浓度18％，凝固浴温度10℃，牵伸比1：5，将纤维经过水清洗后，水洗温度60℃，水洗后的纤维，经过上油后，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105℃，得出的成品纤维：纤度在1.56dtex，干断裂强度4.0cN/dtex，湿模量0.9cN/dtex/5％，纤维疵点即并丝含量30mg/100g，纤维ISO白度80％。

实施例3

将聚合度900的大麻浆粕加入到螯合剂和酸的混合液中，浆粕浓度20wt％的配比下，在60℃保温加热下处理50分钟，后用去离子水洗涤至中性。再次浸入漂白稳定剂和双氧水的混合液中，浆粕浓度20％，在90℃下漂白处理50分钟，之后用去离子水洗涤至中性。

螯合剂选择EDTA(乙二胺四乙酸二钠)/SHMP(六偏磷酸钠)的混合液，用量为EDTA0.4wt％、SHMP 0.4wt％。选用硫酸，用量为4wt％。漂白稳定剂为Na₂SiO₃/MgSO₄/脂肪醇聚乙烯醚混合液，其中用量Na₂SiO₃用量4wt％、MgSO₄用量0.06wt％、脂肪醇聚乙烯醚用量0.2wt％；漂白剂为双氧水，用量3wt％。

浆料洗涤数次，重金属离子含量≤8ppm，碱和碱土离子含量≤380ppm，及浆料ISO白度88％。

在浆料中加入纤维素复合酶活化50分钟，加入氢氧化钠终止活化，调节pH值在10.5。

加入低聚合度的常规用木浆或竹浆，添加量不超过总浆液的12wt％，控制总浆液聚合度不超过750，得到含水纤维素。将得到的复合聚合度要求的含水纤维素经过真空脱水后，控制含水纤维素的含水质量百分比40％，加入75％的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液，加入2％的PG和1.5％的羟铵，其中含水纤维素与N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液质量比为1:5，与PG的质量比为1:0.125，与羟铵的质量比为1:0.05，使浆粕溶胀，出口温度65℃，预溶解浆组成：纤维素11.5％，pH值9.5。经溶胀后进入双螺杆溶解机后，控制真空度6.0kPa，螺杆转速为12r/min。溶解浆液组成：纤维素13.5％，溶解浆液聚合度DP 680。溶解浆液放置于缓冲罐，氮气加压，氮气压力1.0kpa，缓冲保存30分钟，保存温度70℃。

溶解浆液经过增压泵输送过滤，通过喷丝板喷出，用干湿法纺丝成型，纺丝速度35m/min，纺丝气隙10mm，纺丝吹风温度10℃，纺丝吹风流量300L/H，吹风相对湿度50％，凝固浴浓度20％，凝固浴温度10℃，牵伸比1：8，将纤维经过水清洗后，水洗温度60℃，水洗后的纤维，经过上油后，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105℃，得出的成品纤维：纤度在1.33dtex，干断裂强度4.5cN/dtex，湿模量1.0cN/dtex/5％，纤维疵点即并丝含量10mg/100g，纤维ISO白度80％。

实施例4

作为对比例1，以验证本发明中实施例1～3纺制大麻浆粕莱赛尔纤维的可行性和纤维质量。

将麻浆粕聚合度600，浸入漂白稳定剂和双氧水的混合液中，浆粕浓度10wt％，在90℃下漂白处理60分钟，之后用去离子水洗涤至中性。

漂白稳定剂为为Na₂SiO₃/MgSO₄/脂肪醇聚乙烯醚混合剂，用量Na₂SiO₃ 3wt％，MgSO₄0.05wt％，脂肪醇聚乙烯醚0.05wt％，漂白剂为双氧水3wt％。

浆料洗涤数次，重金属离子含量≤50ppm，碱和碱土离子含量≤600ppm，及浆料ISO白度85％。

在浆料中加入纤维素复合酶活化40分钟，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后，控制含水纤维素的含水质量百分比45％，加入71％的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液，加入2％的PG和1.5％的羟铵，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，与PG的质量比为1:0.125，与羟铵的质量比为1:0.05，使浆粕溶胀，出口温度60℃，预溶解浆组成：纤维素11％，pH值9.5，经溶胀后进入双螺杆溶解机后，控制真空度5.0kpa，螺杆转速为12r/min。溶解浆液组成：纤维素13％，溶解浆液聚合度DP 550。溶解浆液放置于缓冲罐，氮气加压，氮气压力0.8kpa，缓冲保存30分钟，保存温度70℃。

溶解浆液经过增压泵输送过滤，通过喷丝板喷出，用干湿法纺丝成型，纺丝速度35m/min，纺丝气隙20mm，纺丝吹风温度15℃，纺丝吹风流量250L/H，吹风相对湿度50％，凝固浴浓度18％，凝固浴温度10℃，牵伸比1：5，将纤维经过水清洗后，水洗温度60℃，水洗后的纤维，经过上油后，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105℃，得出的成品纤维：纤度在2.22dtex，干断裂强度3.0cN/dtex，湿模量0.50cN/dtex/5％，纤维疵点即并丝含量300mg/100g，纤维ISO白度80％。

结论：由于未加入螯合剂和酸混合液对大麻浆粕进行去重金属离子和碱、碱土离子洗涤步骤，造成加工过程中危险性增加，以及纺丝时可纺性差，纺丝成型困难，纺丝浆液堵塞喷丝孔，纺丝时断丝飘丝现象严重，纤维疵点高，并丝率高达300mg/100g。纤维质量达不到要求。

实施例5

作为对比例2，以验证本发明中实施例1～3纺制大麻浆粕莱赛尔纤维的可行性和纤维质量。

将麻浆粕聚合度700，加入到螯合剂和酸的混合液中，浆粕浓度20wt％的配比下，在60℃保温加热下处理60分钟，后用去离子水洗涤至中性。

螯合剂选择EDTA(乙二胺四乙酸二钠)/SHMP(六偏磷酸钠)的混合液，用量为EDTA0.4wt％，SHMP 0.4wt％。选用硫酸，用量为5wt％。

浆料洗涤数次，重金属离子含量≤10ppm，碱和碱土离子含量≤380ppm，及浆料ISO白度不均匀。

在浆料中加入纤维素复合酶活化60分钟，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后，控制含水纤维素的含水质量百分比45％，加入75％的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液，加入2％的PG和1.5％的羟铵，其中含水纤维素与N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液质量比为1:6，与PG的质量比为1:0.125，与羟铵的质量比为1:0.05，使浆粕溶胀，出口温度60℃，预溶解浆组成：纤维素11％，pH值9.5，经溶胀后进入双螺杆溶解机后，控制真空度6.0kPa，螺杆转速为12rpm。溶解浆液组成：纤维素12.5％，溶解浆液聚合度DP 620。溶解浆液放置于缓冲罐，氮气加压，氮气压力0.8kpa，缓冲保存30分钟，保存温度70℃。

溶解浆液经过增压泵输送过滤，通过喷丝板喷出，用干湿法纺丝成型，纺丝速度35m/min，纺丝气隙15mm，纺丝吹风温度15℃，纺丝吹风流量250L/H，吹风相对湿度50％，凝固浴浓度20％，凝固浴温度10℃，牵伸比1：6，将纤维经过水清洗后，水洗温度60℃，水洗后的纤维，经过上油后，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105℃，得出的成品纤维：纤度在1.56dtex，干断裂强度4.0cN/dtex，湿模量0.9cN/dtex/5％，纤维疵点即并丝含量30mg/100g，纤维ISO白度60％，纤维色差大。

结论：没有预处理步骤的漂白工艺，纤维成品白度色差大，不均匀。

实施例6

作为对比例3，以验证本发明中实施例1～3纺制大麻浆粕莱赛尔纤维的可行性和纤维质量。

其他参数与实施2基本相同，不同之处在于：在活化之后的大麻浆粕中没有添加低聚合度的浆粕。结论：因黏度太高，纺丝及其困难，断头多，没法大规模生产。

实施例7

分别采用实施例1～6中制备步骤和生产工艺参数在工厂大规模生产设备上进行大麻浆粕莱赛尔纤维纺丝试验，6种纺丝工艺的大麻浆粕莱赛尔纺丝试验对照见表1。

表1实施例1～6大麻浆粕莱赛尔纺丝试验

由上述数据可以看出：(1)通过选择大麻浆粕的聚合度不高于1000，并且通过对大麻浆粕进行活化，然后再结合添加低聚合度浆粕，使含水纤维素的聚合度控制在500～750，保障大麻浆粕能够顺利纺丝。(2)采用本发明方法制备的大麻浆莱赛尔纤维，特别地增加了预处理和活化步骤，其预处理后的麻浆粕重金属离子含量≤10ppm，碱和碱土离子含量≤400ppm，并且麻浆粥聚合度DP降解少，利于纤维加工的安全性和适用性，工艺步骤操作实用，对原料浆粕的适应性高，纤维具有较高的强力和湿模量，其强力可到达4.2cN/dtex以及其湿模量≥1.0cN/dtex/5％。

Claims

1.一种大麻浆粕莱赛尔纤维制备方法，其特征在于，包括步骤：

(1)大麻浆粕选择与预处理：选择聚合度不高于1000的大麻浆粕进行预处理，预处理后得到重金属离子含量≤12ppm、碱和碱土离子含量≤420ppm、ISO白度≥85％的原料浆料；

(2)活化：洗涤上一步骤得到的原料浆料并加入去离子水调节pH值为4～6，然后加入纤维素复合酶进行活化，再加入碱液调节pH值为10～13，终止活化；

(3)调整含水纤维素的聚合度：在活化后的大麻浆粕中加入低聚合度的木浆粕或竹浆粕或再生棉浆粕，得到含水纤维素，含水纤维素的聚合度控制为500～750，所述低聚合度浆粕的添加量不超过总浆粕重量的15％；

(4)溶胀：首先去除含水纤维素中的水分使其含水率保持在10wt％～60wt％，接着将其加入含有50wt％～88wt％的N-甲基氧化吗啉的水溶液中，然后再加入抗氧化剂以及稳定剂,得到溶胀浆液；

(5)溶解：得到的溶胀浆液进入双螺杆挤出机，然后经加热抽真空，脱水，溶解后得到溶解浆液；

(6)缓冲静置：将溶解浆液缓冲保存、匀化、脱泡，得到纺丝浆液；

2.如权利要求1所述的一种大麻浆粕莱赛尔纤维制备方法，其特征在于所述步骤(1)中的预处理包括步骤：

I.将选用的大麻浆粕加入到螯合剂和酸的混合液中，在60℃下保温处理30～60分钟，然后用去离子水洗涤至中性；其中，所述大麻浆粕浓度为10wt％～20wt％，所述螯合剂为六偏磷酸钠/乙二胺四乙酸二钠/二乙烯三胺五乙酸五钠中的一种或几种，所述酸为无机酸或有机酸；

3.如权利要求2所述的一种大麻浆粕莱赛尔纤维制备方法，其特征在于在所述步骤I中，所述螯合剂为乙二胺四乙酸二钠/六偏磷酸钠的混合液，所述乙二胺四乙酸二钠用量为0.2wt％～0.4wt％，所述六偏磷酸钠用量为0.2wt％～0.4wt％。

4.如权利要求2所述的一种大麻浆粕莱赛尔纤维制备方法，其特征在于在所述步骤I中，所述无机酸为盐酸或硫酸，用量为2wt％～5wt％；所述有机酸为甲酸或乙酸，用量为2wt％～5wt％。

5.如权利要求2所述的一种大麻浆粕莱赛尔纤维制备方法，其特征在于在所述步骤II中，所述漂白稳定剂为Na₂SiO₃/MgSO₄/脂肪醇聚乙烯醚混合物，所述Na₂SiO₃用量为2wt％～4wt％，所述MgSO₄用量为0.04wt％～0.06wt％，所述脂肪醇聚乙烯醚用量为0.05wt％～0.2wt％，所述漂白剂为双氧水，所述漂白剂用量为1wt％-4wt％。

6.如权利要求1所述的一种大麻浆粕莱赛尔纤维制备方法，其特征在于在所述步骤(2)中所述去离子水电导率<5us/cm²，所述纤维素复合酶为液态纤维素酶，所述纤维素复合酶用量为0.01wt％～0.1wt％，所述活化时间为30～90分钟。

7.如权利要求1所述的一种大麻浆粕莱赛尔纤维制备方法，其特征在于在所述步骤(4)中所述溶胀浆液中纤维素含量为8wt％～12wt％,pH值为8～12；所述溶胀浆液中含水纤维素与50wt％～88wt％N-甲基氧化吗啉水溶液的质量比为1：(2～12)，出料温度为50～80℃，所述溶胀浆液中加入的所述抗氧化剂为没食子酸正丙酯，所述稳定剂为羟胺。

8.如权利要求1所述的一种大麻浆粕莱赛尔纤维制备方法，其特征在于在所述步骤(5)中所述溶解浆液的纤维素含量为11wt～15wt％，溶解浆液进料温度50～80℃，出料温度90～120℃，真空度为1.0kPa～15.0kPa。

9.如权利要求1所述的一种大麻浆粕莱赛尔纤维制备方法，所述步骤(6)中所述溶解浆液静置缓存30～60分钟，静置温度70～90℃，所述静置缓存时给予氮气加压，所述压力为0.2kPa～1.0kPa。

10.采用权利要求1～9任一种方法制备的大麻浆粕莱赛尔纤维，其特征在于采用大麻浆粕制成，所述大麻浆粕占所用浆粕的比例不低于85％，所述大麻浆粕经过预处理和活化处理，处理后的大麻浆粕重金属离子含量≤12ppm、碱和碱土离子含量≤420ppm、ISO白度≥85％。