CN118272958A - 一种高强度纤维素基复合纤维的制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强度纤维素基复合纤维的制备方法及其应用，属于复合纤维加工技术领域，用于解决现有技术中的复合纤维机械性能差，复合纤维在受到外力作用时容易发生形变，难以保持原有的形状和复合纤维的耐磨性能有待进一步提高的技术问题；本发明包括以下步骤：S1、将复合聚乳酸、N,N‑二甲基甲酰胺加入到反应釜中搅拌至体系溶解，向反应釜中加入20wt％氢氧化钠溶液，调节体系pH＝9‑10，本发明是通过改善复合聚乳酸的组成结构后与纤维素复配，并对干喷湿法纺丝工艺进行优化，不仅有效的提高了复合纤维的机械性能和耐卷曲性能，还提高由复合纤维制备的面料的耐磨性能。

Description

一种高强度纤维素基复合纤维的制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及复合纤维加工技术领域，具体涉及一种高强度纤维素基复合纤维的制备方法及其应用。

背景技术

随着现代工业技术的飞速发展，对高性能纤维材料的需求日益增长，复合纤维作为一种多组分、多功能的纤维材料，在纺织、医疗、环保等领域具有广泛的应用前景，聚乳酸作为一种可降解的生物材料，在纺织领域的应用逐渐受到关注，然而，聚乳酸本身的力学性能和加工性能有待进一步提高，纤维素作为一种天然高分子材料，具有优异的力学性能和可再生性，是制备复合纤维的理想原料之一，因此，将聚乳酸与纤维素进行复合，通过优化复合材料的组成结构和纺丝工艺，有望制备出具有优异性能的高强度纤维素基复合纤维。

而现有技术中的聚乳酸和纤维素在化学结构和物理性质上存在差异，两者之间的相容性差，导致纤维在受力时容易发生断裂或形变，从而影响复合纤维整体的机械性能，并且，聚乳酸和纤维素组成的复合纤维的交联度和结晶度低，复合纤维在受到外力作用时容易发生形变，难以保持原有的形状，传统的干喷湿法纺丝工艺制备的复合纤维，受到复合纤维的内部结构、结晶度、取向度等因素的影响，复合纤维的内部存在缺陷或结构不稳定，导致复合纤维的耐磨性能有待进一步提高。

针对此方面的技术缺陷，现提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度纤维素基复合纤维的制备方法及其应用，用于解决现有技术中复合纤维机械性能差，复合纤维在受到外力作用时容易发生形变，难以保持原有的形状和复合纤维的耐磨性能有待进一步提高的技术问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种高强度纤维素基复合纤维的制备方法，包括以下步骤：

S1、将复合聚乳酸、N,N-二甲基甲酰胺加入到反应釜中搅拌至体系溶解，向反应釜中加入20wt％氢氧化钠溶液，调节体系pH＝9-10，向反应釜中加入纳米纤维素和分散剂，反应釜温度升高至55-65℃，保温处理4-6h，得到混合溶液；

S2、反应釜温度降低至室温，向混合溶液中加入2mol/L盐酸，调节体系pH＝7，反应釜温度升高至70-80℃，减压蒸除低沸点溶剂，后处理得到纺丝液；

S3、纺丝液温度升高至55-65℃，脱泡，纺丝液经过干喷湿法纺丝，制备得到复合纤维。

进一步的，所述复合聚乳酸的合成方法为：将二聚乳酸聚乙二醇、双端羟基硅油、四氢呋喃和催化剂加入到氮气保护的反应釜中搅拌，反应釜温度升高至50-60℃，向反应釜中分批加入3,3-二氯代联苯4,4-二异氰酸酯，加入完毕保温搅拌60-90min，向反应釜中加入封端剂，保温搅拌50-70min，后处理得到复合聚乳酸。

复合聚乳酸的合成反应原理为：

通过以3,3-二氯代联苯4,4-二异氰酸酯为交联剂，以二聚乳酸聚乙二醇、双端羟基硅油上的含氧官能团作为活性基团，含氧基团与3,3-二氯代联苯4,4-二异氰酸酯上的异氰酸酯基发生缩合反应，形成具有羟基硅油-二聚乳酸聚乙二醇共嵌段的长直链结构，封端剂上的氨基与长直链端部的异氰酸酯基进行反应，形成具有封端剂封端的长直链结构的复合聚乳酸，通过控制反应时间长度，能够阻断复合聚乳酸链段的持续增长，维持分子链结构的完整性。

进一步的，所述二聚乳酸聚乙二醇的分子量为2000，所述双端羟基硅油的分子量为500，所述二聚乳酸聚乙二醇、双端羟基硅油、3,3-二氯代联苯4,4-二异氰酸酯和封端剂的用量比为2mol:1mol:3mol:0.5mol，所述二聚乳酸聚乙二醇、四氢呋喃和催化剂的用量比为1g:5mL:0.02g，所述催化剂为三乙胺，所述后处理操作包括：反应完成之后，减压蒸除溶剂，得到复合聚乳酸。

进一步的，所述封端剂由以下步骤加工得到：

A1、将1,4-二溴丁烷、4'-氰基-4-羟基联苯和乙腈加入到反应釜中搅拌，室温下，向反应釜中加入10wt％碳酸钾溶液，调节反应体系pH＝9.5-10.5，保温搅拌8-10h，后处理得到中间体I；

中间体I的合成反应原理为：

在反应过程中，以碳酸钾作为催化剂，催化1,4-二溴丁烷上的卤素与4'-氰基-4-羟基联苯上的羟基发生亲核取代反应，通过控制反应原理的用量比，形成具有卤素封端的中间体I。

A2、将中间体I、4-(咪唑-1-基)苯胺、乙腈加入到反应釜中搅拌，反应釜温度升高至体系回流，保温反应7-9h，后处理得到封端剂。

封端剂的合成反应原理为：

通过以中间体I上含有的卤素是一个亲电试剂，卤素攻击4-(咪唑-1-基)苯胺上咪唑环上的不饱和双键进行加成反应，形成氨基修饰的封端剂和副产物卤代氢。

进一步的，步骤A1中，所述1,4-二溴丁烷、4'-氰基-4-羟基联苯的用量比为1mol:1mol，所述4-溴丁基胺氢溴酸盐、乙腈的用量比为1g:5mL，所述后处理操作包括：反应完成之后，反应釜温度降低至10-15℃，抽滤，滤饼用纯化水洗涤2次后抽干，滤饼转移到温度为55-65℃的真空干燥箱中，干燥至恒重，得到中间体I；步骤A2中，所述中间体I与4-(咪唑-1-基)苯胺的用量比为1mol:1.1mol，所述4-(咪唑-1-基)苯胺与乙腈的用量比为1g:8mL，所述后处理操作包括：反应完成之后，反应釜温度降低至室温，抽滤，滤饼用氯仿洗涤三次，滤饼转移到温度为55-65℃的干燥箱中，干燥至恒重，得到封端剂。

进一步的，步骤S1中，所述复合聚乳酸、N,N-二甲基甲酰胺、纳米纤维素和分散剂的用量比为17g:100mL:5g:0.5g，所述分散剂由十二烷基硫酸钠和聚乙二醇400按重量比2:1组成；步骤S2中，所述后处理操作包括：反应完成之后，反应釜温度降低至室温，静置6-8h，抽滤，去除不溶物，得到纺丝液。

进一步的，所述干喷湿法纺丝包括以下步骤：

B1、设置喷丝头距离凝固液的距离为3-5cm，使用单通道蠕动泵，以5mL/min的速率将纺丝液向喷丝头输送，经过喷丝头喷出的纺丝液进入到温度为10-20℃的凝固液中，在凝固液中浸泡10-12h凝固成纤维，后处理得到复合纤维粗品；

B2、将复合纤维粗品加热至160-180℃，进行一次拉伸，然后将复合纤维粗品加热至180-190℃，进行二次拉伸，得到复合纤维。

进一步的，步骤B1中，所述凝固液由甲醇、聚乙二醇400和十二烷基硫酸钠按用量比100mL:8g:1g，所述喷丝孔径为0.8-1.0mm，喷丝孔的长径比为6-8，所述后处理操作包括：将纤维从凝固液中捞出，纤维用甲醇洗涤3次后抽干，滤饼转移到温度为50-60℃干燥箱中，干燥至恒重，得到复合纤维粗品；步骤B2中，所述一次拉伸的拉伸倍率为1.2-1.5，拉伸速率为10mm/min，二次拉伸的拉伸倍率为1.8-2.2，拉伸速率为13mm/min。

一种高强度纤维素基复合纤维的应用，将复合纤维应用于面料纺制。

本发明具备下述有益效果：

1、本发明是通过选取二聚乳酸聚乙二醇、双端羟基硅油为基础原料，以3,3-二氯代联苯4,4-二异氰酸酯为交联剂，并通过封端剂封端，制备得到具有封端剂封端的羟基硅油-二聚乳酸聚乙二醇共嵌段的长直链结构的复合聚乳酸；复合聚乳酸的长直链结构有利于分子链的有序排列，封端剂中的卤素与咪唑环上的不饱和双键发生加成反应时，能够形成新的结晶核与纤维素相互配合，进一步促进了纤维的结晶过程，增加纤维的结晶度，结晶度的提高不仅增强了纤维的机械性能，使得纤维在受到外力作用时，能够更有效地分散和抵抗应力，还提高了其热稳定性。

2、本发明的二聚乳酸聚乙二醇是由亲水性嵌段聚乙二醇和疏水性嵌段聚己内酯组成的两亲性BAB三嵌段共聚物，双端羟基硅油的分子结构中包含硅氧键，硅氧键赋予硅油优异的润滑性和柔软性，纤维素分子链上含有丰富的羟基，可以与复合聚乳酸分子形成氢键，从而增强两者的相容性，并在分散剂的作用下，促进纤维素分子与聚乳酸均匀分散，同时在碱性环境下，纤维素分子上的羟基会变得更为活跃，容易发生亲核取代反应，同时，复合聚乳酸上的卤素，作为亲电试剂，能够与纤维素分子上的羟基发生亲核取代反应，形成稳定的化学键，在复合聚乳酸与纤维素之间形成化学交联，从而形成复杂的相互作用网络，增强两者之间的相互作用和相容性，减少界面间的缺陷和空隙，复合聚乳酸结构的设计，在促进分子结晶和增强其与木质素分子的相容性外，还通过化学交联的方式影响复合纤维的性能，在提高复合纤维的机械性能与耐磨性能的同时，使得复合纤维在受到外力作用时能够更均匀地分散应力，提高复合纤维的断裂伸长率和平均卷曲弹性回复率。

3、本发明在制备复合纤维时，通过优化干喷湿法纺丝工艺，对纺丝液的温度进行控制，以保持纺丝液始终具有良好流动性，再对喷丝头距离凝固液液面的距离和凝固液的组成与温度进行调节，使得纤维以垂直的形式进入到凝固液中，避免距离过近，从喷丝孔喷出的流体进入凝固液中受到过大的冲击力，或距离过远，从喷丝孔喷出的流体在进入凝固液受到空气流动的影响，产生飘动，导致纤维形态不规则或表面粗糙，并使得从喷丝孔喷出的流体在进入到凝固浴中快速固化成型，纺织纤维之间相互粘连缠绕，确保纤维的稳定连续生产的同时，控制纤维的直径和表面光滑性；对复合纤维进行两次热拉伸，复合纤维内部的分子链在热量的作用下移动和重新排列，形成更为有序的结构，经过两次热拉伸处理，纤维内部的分子链排列更加完善，从而进一步的提高复合纤维的断裂强度和平均卷曲弹性回复率，并且热拉伸处理后纤维，促进了纤维内部的分子链伸展，纤维的形态尺寸和内部结构得到优化，提高复合纤维的断裂伸长率的同时增强纤维在纱线中的附着力，降低磨损时纤维中产生的应力大小，从而提高纤维面料的耐磨性。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请中二聚乳酸聚乙二醇来自西安齐岳生物科技有限公司，其分子量为2000，双端羟基硅油来自深圳市吉鹏硅氟材料有限公司，其分子量为500。

实施例1

本实施例提供一种高强度纤维素基复合纤维的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备封端剂

称取：1,4-二溴丁烷21.6g、4'-氰基-4-羟基联苯19.5g和乙腈108mL加入到反应釜中搅拌，室温下，向反应釜中加入10wt％碳酸钾溶液，调节反应体系pH＝9.5，保温搅拌8h，反应完成之后，反应釜温度降低至10℃，抽滤，滤饼用纯化水洗涤2次后抽干，滤饼转移到温度为55℃的真空干燥箱中，干燥至恒重，得到中间体I；

称取：中间体I 33.0g、4-(咪唑-1-基)苯胺17.5g、乙腈140mL加入到反应釜中搅拌，反应釜温度升高至体系回流，保温反应7h，反应完成之后，反应釜温度降低至室温，抽滤，滤饼用氯仿洗涤三次，滤饼转移到温度为55℃的干燥箱中，干燥至恒重，得到封端剂。

S2、制备复合聚乳酸

称取：二聚乳酸聚乙二醇400g、双端羟基硅油50g、四氢呋喃2000mL和三乙胺8g加入到氮气保护的反应釜中搅拌，反应釜温度升高至50℃，向反应釜中分批加入3,3-二氯代联苯4,4-二异氰酸酯91.5g，加入完毕保温搅拌60min，向反应釜中加入封端剂20.5g，保温搅拌50min，反应完成之后，减压蒸除溶剂，得到复合聚乳酸。

S3、制备纺丝液

将十二烷基硫酸钠和聚乙二醇400按重量比2:1混合均匀，得到分散剂，备用；

称取：复合聚乳酸85g、N,N-二甲基甲酰胺500mL加入到反应釜中搅拌至体系溶解，向反应釜中加入20wt％氢氧化钠溶液，调节体系pH＝9，向反应釜中加入纳米纤维素25g和分散剂2.5g，反应釜温度升高至55℃，保温处理4h，得到混合溶液；

反应釜温度降低至室温，向混合溶液中加入2mol/L盐酸，调节体系pH＝7，反应釜温度升高至70℃，减压蒸除低沸点溶剂，反应釜温度降低至室温，静置6h，抽滤过500目筛网，去除不溶物，得到纺丝液。

S4、制备复合纤维

纺丝液温度升高至55℃，脱泡；

将甲醇、聚乙二醇400和十二烷基硫酸钠按用量比100mL:8g:1g混合均匀，得到凝固液，备用；

设置喷丝头距离凝固液的距离为3cm，使用单通道蠕动泵，以5mL/min的速率将纺丝液向喷丝头输送，经过喷丝头喷出的纺丝液进入温度为10-20℃的凝固液中，在凝固液中浸泡10h凝固成纤维，将纤维从凝固液中捞出，纤维用甲醇洗涤3次后抽干，滤饼转移到温度为50℃干燥箱中，干燥至恒重，得到复合纤维粗品，其中，喷丝孔径为0.8mm，喷丝孔的长径比为6；

将复合纤维粗品加热至160℃，进行一次拉伸，然后将复合纤维粗品加热至180℃，进行二次拉伸，得到复合纤维，其中，一次拉伸的拉伸倍率为1.2，拉伸速率为10mm/min，二次拉伸的拉伸倍率为1.8，拉伸速率为13mm/min。

S5、复合纤维的应用

使用开松机、预并机等，对纤维进行梳理，使其变得蓬松、柔软，然后将纤维并在一起，形成一定大小的并条，并进行并纱，制成适合织造的纱线，纺好的纱线送入织布机，通过经纬交织的方式，将纱线编织成布料。

实施例2

本实施例提供一种高强度纤维素基复合纤维的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备封端剂

称取：1,4-二溴丁烷21.6g、4'-氰基-4-羟基联苯19.5g和乙腈108mL加入到反应釜中搅拌，室温下，向反应釜中加入10wt％碳酸钾溶液，调节反应体系pH＝10.0，保温搅拌9h，反应完成之后，反应釜温度降低至13℃，抽滤，滤饼用纯化水洗涤2次后抽干，滤饼转移到温度为60℃的真空干燥箱中，干燥至恒重，得到中间体I；

称取：中间体I 33.0g、4-(咪唑-1-基)苯胺17.5g、乙腈140mL加入到反应釜中搅拌，反应釜温度升高至体系回流，保温反应8h，反应完成之后，反应釜温度降低至室温，抽滤，滤饼用氯仿洗涤三次，滤饼转移到温度为60℃的干燥箱中，干燥至恒重，得到封端剂。

S2、制备复合聚乳酸

称取：二聚乳酸聚乙二醇400g、双端羟基硅油50g、四氢呋喃2000mL和三乙胺8g加入到氮气保护的反应釜中搅拌，反应釜温度升高至50-60℃，向反应釜中分批加入3,3-二氯代联苯4,4-二异氰酸酯91.5g，加入完毕保温搅拌75min，向反应釜中加入封端剂20.5g，保温搅拌60min，反应完成之后，减压蒸除溶剂，得到复合聚乳酸。

S3、制备纺丝液

将十二烷基硫酸钠和聚乙二醇400按重量比2:1混合均匀，得到分散剂，备用；

称取：复合聚乳酸85g、N,N-二甲基甲酰胺500mL加入到反应釜中搅拌至体系溶解，向反应釜中加入20wt％氢氧化钠溶液，调节体系pH＝9.5，向反应釜中加入纳米纤维素25g和分散剂2.5g，反应釜温度升高至60℃，保温处理5h，得到混合溶液；

反应釜温度降低至室温，向混合溶液中加入2mol/L盐酸，调节体系pH＝7，反应釜温度升高至75℃，减压蒸除低沸点溶剂，反应釜温度降低至室温，静置7h，抽滤过500目筛网，去除不溶物，得到纺丝液。

S4、制备复合纤维

纺丝液温度升高至55-65℃，脱泡；

将甲醇、聚乙二醇400和十二烷基硫酸钠按用量比100mL:8g:1g混合均匀，得到凝固液，备用；

设置喷丝头距离凝固液的距离为4cm，使用单通道蠕动泵，以5mL/min的速率将纺丝液向喷丝头输送，经过喷丝头喷出的纺丝液进入温度为15℃的凝固液中，在凝固液中浸泡11h凝固成纤维，将纤维从凝固液中捞出，纤维用甲醇洗涤3次后抽干，滤饼转移到温度为55℃干燥箱中，干燥至恒重，得到复合纤维粗品，其中，喷丝孔径为0.9mm，喷丝孔的长径比为7；

将复合纤维粗品加热至170℃，进行一次拉伸，然后将复合纤维粗品加热至185℃，进行二次拉伸，得到复合纤维，其中，一次拉伸的拉伸倍率为1.3，拉伸速率为10mm/min，二次拉伸的拉伸倍率为2.0，拉伸速率为13mm/min。

S5、复合纤维的应用

使用开松机、预并机等，对纤维进行梳理，使其变得蓬松、柔软，然后将纤维并在一起，形成一定大小的并条，并进行并纱，制成适合织造的纱线，纺好的纱线送入织布机，通过经纬交织的方式，将纱线编织成布料。

实施例3

本实施例提供一种高强度纤维素基复合纤维的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备封端剂

称取：1,4-二溴丁烷21.6g、4'-氰基-4-羟基联苯19.5g和乙腈108mL加入到反应釜中搅拌，室温下，向反应釜中加入10wt％碳酸钾溶液，调节反应体系pH＝10.5，保温搅拌10h，反应完成之后，反应釜温度降低至15℃，抽滤，滤饼用纯化水洗涤2次后抽干，滤饼转移到温度为65℃的真空干燥箱中，干燥至恒重，得到中间体I；

称取：中间体I 33.0g、4-(咪唑-1-基)苯胺17.5g、乙腈140mL加入到反应釜中搅拌，反应釜温度升高至体系回流，保温反应9h，反应完成之后，反应釜温度降低至室温，抽滤，滤饼用氯仿洗涤三次，滤饼转移到温度为65℃的干燥箱中，干燥至恒重，得到封端剂。

S2、制备复合聚乳酸

称取：二聚乳酸聚乙二醇400g、双端羟基硅油50g、四氢呋喃2000mL和三乙胺8g加入到氮气保护的反应釜中搅拌，反应釜温度升高至60℃，向反应釜中分批加入3,3-二氯代联苯4,4-二异氰酸酯91.5g，加入完毕保温搅拌90min，向反应釜中加入封端剂20.5g，保温搅拌70min，反应完成之后，减压蒸除溶剂，得到复合聚乳酸。

S3、制备纺丝液

将十二烷基硫酸钠和聚乙二醇400按重量比2:1混合均匀，得到分散剂，备用；

称取：复合聚乳酸85g、N,N-二甲基甲酰胺500mL加入到反应釜中搅拌至体系溶解，向反应釜中加入20wt％氢氧化钠溶液，调节体系pH＝10，向反应釜中加入纳米纤维素25g和分散剂2.5g，反应釜温度升高至65℃，保温处理6h，得到混合溶液；

反应釜温度降低至室温，向混合溶液中加入2mol/L盐酸，调节体系pH＝7，反应釜温度升高至80℃，减压蒸除低沸点溶剂，反应釜温度降低至室温，静置8h，抽滤过500目筛网，去除不溶物，得到纺丝液。

S4、制备复合纤维

纺丝液温度升高至65℃，脱泡；

将甲醇、聚乙二醇400和十二烷基硫酸钠按用量比100mL:8g:1g混合均匀，得到凝固液，备用；

设置喷丝头距离凝固液的距离为5cm，使用单通道蠕动泵，以5mL/min的速率将纺丝液向喷丝头输送，经过喷丝头喷出的纺丝液进入温度为20℃的凝固液中，在凝固液中浸泡12h凝固成纤维，将纤维从凝固液中捞出，纤维用甲醇洗涤3次后抽干，滤饼转移到温度为60℃干燥箱中，干燥至恒重，得到复合纤维粗品，其中，喷丝孔径为1.0mm，喷丝孔的长径比为8；

将复合纤维粗品加热至180℃，进行一次拉伸，然后将复合纤维粗品加热至190℃，进行二次拉伸，得到复合纤维，其中，一次拉伸的拉伸倍率为1.5，拉伸速率为10mm/min，二次拉伸的拉伸倍率为2.2，拉伸速率为13mm/min。

S5、复合纤维的应用

使用开松机、预并机等，对纤维进行梳理，使其变得蓬松、柔软，然后将纤维并在一起，形成一定大小的并条，并进行并纱，制成适合织造的纱线，纺好的纱线送入织布机，通过经纬交织的方式，将纱线编织成布料。

对比例1

本对比例与实施例3的区别在于，取消步骤S1，步骤S2中的封端剂由苯胺等摩尔量替代。

对比例2

本对比例与实施例3的区别在于，步骤S2中的双端羟基硅油由二聚乳酸聚乙二醇等摩尔量替代。

对比例3

本对比例与实施例3的区别在于，步骤S2中的二聚乳酸聚乙二醇由聚乙二醇2000等摩尔量替代。

对比例4

本对比例与实施例3的区别在于，步骤S2中的3,3-二氯代联苯4,4-二异氰酸酯由异佛尔酮二异氰酸酯等摩尔量替代。

对比例5

本对比例与实施例3的区别在于，步骤S3中未加入分散剂。

对比例6

本对比例与实施例3的区别在于，步骤S4中以复合粗品替代复合纤维。

性能测试：

对实施例1-3和对比例1-3制备的复合纤维的机械性能、耐卷曲性能和面料的耐磨性能进行测试，其中，机械性能参照标准GB/T 13835.5-2009《兔毛纤维试验方法第5部分：单纤维断裂强度和断裂伸长率》测定试样的断裂强度、断裂伸长率，耐卷曲性能参照标准GB/T 13835.9-2009《兔毛纤维试验方法第9部分：卷曲性能》测定试样的平均卷曲弹性回复率，耐磨性能参照标准GB/T21196.4-2007《纺织品马丁代尔法织物耐磨性的测定第4部分：外观变化的评定》测定试样在出现表面起毛或起球时的摩擦次数，具体测试结果见下表：

数据分析：

通过对上表中的数据进行比较分析，本发明制备的复合纤维的断裂强度达到2.44cN/detx，复合纤维的断裂伸长率达到164.7％，复合纤维的平均卷曲弹性回复率达到96.9％，由复合纤维制备成的布料摩擦至表面起毛或起球时的摩擦次数达到300次，各项检测性能均优于对比例；

说明，本发明先通过改善复合聚乳酸的组成结构后与纤维素复配制备成纺丝液，再对干喷湿法纺丝工艺进行优化，不仅有效的提高了复合纤维的机械性能和耐卷曲性能，还提高由复合纤维制备的面料的耐磨性能。

以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可做很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种高强度纤维素基复合纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将复合聚乳酸、N,N-二甲基甲酰胺加入到反应釜中搅拌至体系溶解，向反应釜中加入20wt％氢氧化钠溶液，调节体系pH＝9-10，向反应釜中加入纳米纤维素和分散剂，反应釜温度升高至55-65℃，保温处理4-6h，得到混合溶液；

S2、反应釜温度降低至室温，向混合溶液中加入2mol/L盐酸，调节体系pH＝7，反应釜温度升高至70-80℃，减压蒸除低沸点溶剂，后处理得到纺丝液；

S3、纺丝液温度升高至55-65℃，脱泡，纺丝液经过干喷湿法纺丝，制备得到复合纤维。

2.根据权利要求1所述的一种高强度纤维素基复合纤维的制备方法，其特征在于，所述复合聚乳酸的合成方法为：将二聚乳酸聚乙二醇、双端羟基硅油、四氢呋喃和催化剂加入到氮气保护的反应釜中搅拌，反应釜温度升高至50-60℃，向反应釜中分批加入3,3-二氯代联苯4,4-二异氰酸酯，加入完毕保温搅拌60-90min，向反应釜中加入封端剂，保温搅拌50-70min，后处理得到复合聚乳酸。

3.根据权利要求2所述的一种高强度纤维素基复合纤维的制备方法，其特征在于，所述二聚乳酸聚乙二醇的分子量为2000，所述双端羟基硅油的分子量为500，所述二聚乳酸聚乙二醇、双端羟基硅油、3,3-二氯代联苯4,4-二异氰酸酯和封端剂的用量比为2mol:1mol:3mol:0.5mol，所述二聚乳酸聚乙二醇、四氢呋喃和催化剂的用量比为1g:5mL:0.02g，所述催化剂为三乙胺，所述后处理操作包括：反应完成之后，减压蒸除溶剂，得到复合聚乳酸。

4.根据权利要求2所述的一种高强度纤维素基复合纤维的制备方法，其特征在于，所述封端剂由以下步骤加工得到：

A1、将1,4-二溴丁烷、4'-氰基-4-羟基联苯和乙腈加入到反应釜中搅拌，室温下，向反应釜中加入10wt％碳酸钾溶液，调节反应体系pH＝9.5-10.5，保温搅拌8-10h，后处理得到中间体I；

A2、将中间体I、4-(咪唑-1-基)苯胺、乙腈加入到反应釜中搅拌，反应釜温度升高至体系回流，保温反应7-9h，后处理得到封端剂。

5.根据权利要求4所述的一种高强度纤维素基复合纤维的制备方法，其特征在于，步骤A1中，所述1,4-二溴丁烷、4'-氰基-4-羟基联苯的用量比为1mol:1mol，所述4-溴丁基胺氢溴酸盐、乙腈的用量比为1g:5mL，所述后处理操作包括：反应完成之后，反应釜温度降低至10-15℃，抽滤，滤饼用纯化水洗涤2次后抽干，滤饼转移到温度为55-65℃的真空干燥箱中，干燥至恒重，得到中间体I；步骤A2中，所述中间体I与4-(咪唑-1-基)苯胺的用量比为1mol:1.1mol，所述4-(咪唑-1-基)苯胺与乙腈的用量比为1g:8mL，所述后处理操作包括：反应完成之后，反应釜温度降低至室温，抽滤，滤饼用氯仿洗涤三次，滤饼转移到温度为55-65℃的干燥箱中，干燥至恒重，得到封端剂。

6.根据权利要求1所述的一种高强度纤维素基复合纤维的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述复合聚乳酸、N,N-二甲基甲酰胺、纳米纤维素和分散剂的用量比为17g:100mL:5g:0.5g，所述分散剂由十二烷基硫酸钠和聚乙二醇400按重量比2:1组成；步骤S2中，所述后处理操作包括：反应完成之后，反应釜温度降低至室温，静置6-8h，抽滤，去除不溶物，得到纺丝液。

7.根据权利要求1所述的一种高强度纤维素基复合纤维的制备方法，其特征在于，所述干喷湿法纺丝包括以下步骤：

B1、设置喷丝头距离凝固液的距离为3-5cm，使用单通道蠕动泵，以5mL/min的速率将纺丝液向喷丝头输送，经过喷丝头喷出的纺丝液进入到温度为10-20℃的凝固液中，在凝固液中浸泡10-12h凝固成纤维，后处理得到复合纤维粗品；

B2、将复合纤维粗品加热至160-180℃，进行一次拉伸，然后将复合纤维粗品加热至180-190℃，进行二次拉伸，得到复合纤维。

8.根据权利要求7所述的一种高强度纤维素基复合纤维的制备方法，其特征在于，步骤B1中，所述凝固液由甲醇、聚乙二醇400和十二烷基硫酸钠按用量比100mL:8g:1g，所述喷丝孔径为0.8-1.0mm，喷丝孔的长径比为6-8，所述后处理操作包括：将纤维从凝固液中捞出，纤维用甲醇洗涤3次后抽干，滤饼转移到温度为50-60℃干燥箱中，干燥至恒重，得到复合纤维粗品；步骤B2中，所述一次拉伸的拉伸倍率为1.2-1.5，拉伸速率为10mm/min，二次拉伸的拉伸倍率为1.8-2.2，拉伸速率为13mm/min。

9.一种高强度纤维素基复合纤维的应用，其特征在于，将由权利要求1-8任一项所述一种高强度纤维素基复合纤维的制备方法制备的复合纤维应用于面料纺制。