CN1261625C - 一种聚乙二醇用作纺丝添加剂的应用方法 - Google Patents
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Abstract
一种聚乙二醇用作纺丝添加剂的应用方法，是将不同分子量的聚乙二醇作为纺丝添加剂加入到二醋酸纤维中共混而提高二醋酸纤维降解的方法。本发明是一种可添加到二醋酸纤维中，添加后二醋酸纤维材料的降解速度得到提高又不影响纺丝的聚乙二醇用作纺丝添加剂的应用方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种可提高二醋酸纤维降解速度的一种纺丝添加剂的应用方法。
背景技术
二醋酸纤维是以纤维素为原料，纤维素分子上的羟基(-OH)与醋酸作用生成醋酸纤维素酯，经干法纺丝制得。二醋酸纤维中74％～92％的羟基被乙酰化，其在140～150℃开始变化，软化点为200～230℃，熔点为260～300℃。醋酸纤维不易受水浸湿，不易起污，洗涤容易，且手感柔软，弹性好，不易起皱，故可用于女装面料、衬里料、贴身女衣裤料等。也可与其他纤维交织，生产各种成品绸。另外二醋酸纤维作为香烟滤嘴材料，过滤烟气中有害成分的作用已为其他材料不可取代。除了纺织材料，醋酸纤维还被广泛用于滤膜、胶片。然而，随着高分子材料在环境中降解速度问题的日益突出，以及功能高分子材料可纺性的研制的进展，对醋酸纤维丝素在环境中降解能力提出了越来越高的要求，尤其产品主要用于烟用滤嘴材料，目前“吸烟与健康”“吸烟与环境”已被越来越多的社会公众关注。然而在二醋酸纤维纺丝过程中添加功能性材料的专利尚不多。US5150721中将柠檬酸直接加入浆液中共混，材料具有可纺性，且用于卷烟滤嘴材料后可降低烟气烟碱。2003年高分子材料科学与工程杂志，VOL.19，NO.5中发表的《聚乙二醇/二醋酸纤维素共混物的相变行为》一文中为了使相变物质聚乙二醇应用于能量储存和温度控制，将聚乙二醇与二醋酸纤维素共混，使在应用时可以密封防止融化后液体泄露，文章考察了不同分子量的聚乙二醇与二醋酸纤维素共混后的相变焓、相变温度，但并未进行纺丝和作为可降解的高分子材料研究。2001年华南理工大学学报(VOL.29，NO.12)中发表的《二醋酸纤维素与聚乙二醇单甲醚接枝物的表征》一文中将二醋酸纤维素与聚乙二醇单甲醚接枝作为一种可以降解的新型塑料，但接枝化学反应过程需要新的工艺设计，可行性差。另外，在纺丝过程中是否可以加入聚乙二醇，加入后二醋酸纤维是否可以继续纺丝，对技术人员来说仍是个未知数，且相关的文献都没有报道。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种可添加到二醋酸纤维中，添加后二醋酸纤维材料的降解速度得到提高又不影响纺丝的聚乙二醇用作纺丝添加剂的应用方法。
本发明的目的是通过下述方式实现的：
本发明是将不同分子量的聚乙二醇作为纺丝添加剂加入到二醋酸纤维中共混而提高二醋酸纤维降解的应用方法。
本发明的应用方法还可以是将不同分子量的聚乙二醇作为纺丝添加剂加入到二醋酸纤维中共混，用于卷烟滤嘴材料。
所述的聚乙二醇的分子量为62～40000g/mol，较佳范围在200～20000g/mol，最优范围在200～600g/mol。
本发明的聚乙二醇添加途径是在醋酸纤维纺丝浆液中。
本发明的聚乙二醇另一添加途径是在添加在纺丝油剂中。
本发明将不同分子量的聚乙二醇与二醋酸纤维直接共混后，相容性和流变性均不影响可纺性，且添加后材料降解速度提高，用于卷烟滤嘴材料还可降低烟气焦油。
聚乙二醇化合物基本单元是
n是该化合物结构单元的数量
本发明中具有n个以上基本单元的化合物包括乙二醇、不同分子量的聚乙二醇。
附图说明
图1为没有添加聚乙二醇的二醋酸纤维素的应力-应变曲线
图2为加入聚乙二醇后的二醋酸纤维素的应力-应变曲线
具体实施方式
本发明还将结合实例作进一步论证：
实施例1：
分子量为200的聚乙二醇作为纺丝添加剂加入到二醋酸纤维中共混而提高醋酸纤维降解的应用方法。添加途径是在醋酸纤维纺丝浆液中。
醋酸纤维丝束产品第一道工序要经过二醋酸纤维素的合成，其工艺流程包括：木浆—破碎、干燥—醋化—老化—沉淀—水洗脱水干燥—混合，七道工艺，合成后，醋片再经过第二道工序即纺丝工艺，流程包括：溶解—过滤脱泡—纺丝—卷曲、压皱—干燥捆包，期间还有对溶剂丙酮的回收过程，本实验添加聚乙二醇主要是在第二道工序即纺丝工艺的“溶解”工序和“纺丝”上油工序中添加，由于聚乙二醇在丙酮和水中均有良好的溶解性，因此可直接在醋酸纤维溶解丙酮的浆液中添加，因此本实验利用粘度这一参数对溶解过程中溶液相容性和流变性进行考察，结果见下表。
温度27.5℃，转速6RPM，聚乙二醇分子量200时浆液粘度值(m pa.s)变化
| 二醋酸纤维素∶聚乙二醇∶丙酮 | 粘度值(m pa.s) | 二醋酸纤维素∶聚乙二醇∶丙酮 | 粘度值(m pa.s) |
| 70∶30∶210 | 40291-40391 | 80∶20∶240 | 64186-64686 |
| 70∶30∶300 | 9598-9698 | 80∶20∶300 | 11500-11800 |
| 70∶30∶350 | 4699-4999 | 80∶20∶350 | 5999-6100 |
| 70∶30∶450 | 3000-3299 | 80∶20∶400 | 4000-4400 |
| 二醋酸纤维素∶聚乙二醇∶丙酮 | 粘度值(m pa.s) | 二醋酸纤维素∶聚乙二醇∶丙酮 | 粘度值(m pa.s) |
| 85∶15∶255 | 65700-68500 | 90∶10∶270 | 63386-64686 |
| 85∶15∶300 | 22600-22695 | 90∶10∶300 | 22600-22800 |
| 85∶15∶350 | 15900-16000 | 90∶10∶350 | 8898-19000 |
| 85∶15∶400 | 6600-6900 | 90∶10∶350 | 5099-48000 |
通过粘度值可以看出，在添加聚乙二醇后仍具有较好的可纺性。
实施例2
分子量为400的聚乙二醇作为纺丝添加剂加入到二醋酸纤维中共混而提高醋酸纤维降解的应用方法。添加途径是在醋酸纤维纺丝浆液中。
温度27.5℃，转速6RPM，聚乙二醇分子量400时浆液粘度值(m pa.s)变化
| 二醋酸纤维素∶聚乙二醇∶丙酮 | 粘度值(m pa.s) | 二醋酸纤维素∶聚乙二醇∶丙酮 | 粘度值(m pa.s) |
| 70∶30∶210 | 31590-31093 | 80∶20∶240 | 63586-64086 |
| 70∶30∶300 | 8000-8300 | 80∶20∶300 | 11897-12097 |
| 70∶30∶350 | 3900-4300 | 80∶20∶350 | 4800-5100 |
| 70∶30∶450 | 2100-2400 | 80∶20∶400 | 2500-2800 |
| 二醋酸纤维素∶聚乙二醇∶丙酮 | 粘度值(m pa.s) | 二醋酸纤维素∶聚乙二醇∶丙酮 | 粘度值(m pa.s) |
| 85∶15∶255 | 62312-62812 | 90∶10∶270 | 64569-65069 |
| 85∶15∶300 | 17300-17400 | 90∶10∶300 | 23000-24000 |
| 85∶15∶350 | 6299-6499 | 90∶10∶350 | 12200-12300 |
| 85∶15∶400 | 4599-4799 | 90∶10∶350 | 5600-5800 |
通过粘度值可以看出，在添加聚乙二醇后仍具有较好的可纺性。
实施例3：
分子量为200的聚乙二醇作为纺丝添加剂加入到二醋酸纤维中共混而提高二醋酸纤维降解的应用方法。添加途径是在二醋酸纤维纺丝浆液中，并用作卷烟滤嘴材料中，有良好的降解作用，及降焦效果。
本发明所使用的二醋酸纤维纺丝小试装置的工艺流程与实施例1相同，可以参考U.S.Pat.No.3,077,633，具体即是在550公斤二醋酸纤维丙酮纺丝浆液中，含有二醋酸纤维27％，加入占二醋酸纤维10％的添加剂聚乙二醇(分子量200)，进行纺丝。
纤维主要物理性能见下表
| 单旦Titer(den) | 断强Tenacity(CN/tex) | 延伸率Elong(％) | |
| 普通醋纤 | 2.68 | 12.2 | 27.2 |
| 加入添加剂醋纤 | 2.99 | 10.7 | 26.0 |
进行卷曲、干燥、打包后用于卷烟滤醉材料使用，其物理性质见下表：
| 总旦(den) | 卷曲能(g.cm/cm) | 断强(CN/tex) | 飞花(mg/30min) | 外油(％) | |
| 普通醋纤 | 35.2 | 245 | 25.2 | 30 | 0.9 |
| 加入添加剂醋纤 | 35.6 | 246 | 26.1 | 31 | 1.0 |
从以上参数可知添加剂不影响醋纤的正常纺丝。对比图1、2加入聚乙二醇后的二醋酸纤维素的应力-应变曲线与没有添加聚乙二醇的二醋酸纤维素的应力-应变曲线中可以看出，加入后纤维屈服点明显，且提高了，说明纤维弹性增强，而且与纤维没有添加聚乙二醇的二醋酸纤维相比，纤维断强降低，断裂伸长率变小，但这些变化均不影响加入聚乙二醇后的二醋酸纤维素纺丝。
经过卷烟成型机加工成嘴棒，然后卷接成烟支后，其工艺参数及烟气检测变化见表3。
| 硬度(％) | 重量(g) | 圆周(mm) | 吸阻(mm) | 焦油含量(mg) | 降解时间(天) | |
| 普通卷烟滤嘴 | 5.407 | 0.7481 | 24.025 | 401.4 | 15 | 30 |
| 加入添加剂卷烟滤嘴 | 5.324 | 0.7289 | 23.986 | 403.2 | 13.5 | 20 |
由表3可以看出加入添加剂卷烟滤嘴比普通卷烟滤嘴略轻，但其余工艺参数没有太大变化，不影响正常生产。另外，其降解时间大大地缩短了。
实施例4：
分子量为400的聚乙二醇作为纺丝添加剂加入到二醋酸纤维中共混而提高二醋酸纤维降解的应用方法。添加途径是在添加在纺丝油剂中。
添加聚乙二醇在第二道工序即纺丝工艺——“纺丝”上油工序中添加，由于纺丝油剂中93％的含量是水，聚乙二醇在水中完全溶解，加入聚乙二醇(分子量400)10％，进行卷曲、干燥、打包后用于卷烟滤嘴材料使用，其物理性质见下表：
| 总旦(den) | 卷曲能(g.cm/cm) | 断强(CN/tex) | 飞花(mg/30min) | 外油(％) | |
| 普通醋纤 | 35.2 | 245 | 25.2 | 30 | 0.9 |
| 加入添加剂醋纤 | 35.6 | 256 | 26.6 | 35 | 1.1 |
以上参数说明从油剂中加入添加剂聚乙二醇后，同样不影响醋纤的正常纺丝。用这种方法纺出的丝束，经过卷烟成型机加工成嘴棒，然后卷接成烟支后，其工艺参数及烟气检测变化见表3。
| 硬度(％) | 重量(g) | 圆周(mm) | 吸阻(mm) | 焦油含量(mg) | 降解时间(天) | |
| 普通卷烟滤嘴 | 5.609 | 0.7868 | 24.080 | 369.3 | 15 | 30 |
| 加入添加剂卷烟滤嘴 | 5.561 | 0.7592 | 24.066 | 376.5 | 12.96 | 19 |
从表3的数据可以看出其焦油含量得到了一定程度的降低，且降解时间大大地降低了。
以上数据显示，采用该添加途径对原有工艺没有影响，添加物与二醋酸纤维具有非常好的相容性，添加后共混产物具有可纺性，且纺出的新型材料具有降低焦油和对环境友好的特殊功能。
Claims (6)
1、一种聚乙二醇用作纺丝添加剂的应用方法，其特征是将不同分子量的聚乙二醇作为纺丝添加剂加入到二醋酸纤维中共混而提高二醋酸纤维降解的应用方法。
2、根据权利要求1所述的一种聚乙二醇用作纺丝添加剂的应用方法其特征是聚乙二醇添加途径是在醋酸纤维纺丝浆液中。
3、根据权利要求1所述的一种聚乙二醇用作纺丝添加剂的应用方法其特征是聚乙二醇另一添加途径是添加在纺丝油剂中。
4、根据权利要求1所述的一种聚乙二醇用作纺丝添加剂的应用方法其特征是所述的聚乙二醇的分子量为62～40000g/mol。
5、根据权利要求2所述的一种聚乙二醇用作纺丝添加剂的应用方法其特征是聚乙二醇的分子量为200～20000g/mol，
6、根据权利要求2所述的一种聚乙二醇用作纺丝添加剂的应用方法其特征是聚乙二醇的分子量为200～600g/mol。
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