專利名稱：高強(qiáng)高濕模量竹纖維素纖維及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紡織纖維，尤其是涉及一種采用竹漿為原料生產(chǎn)高強(qiáng)高濕模量竹纖維素纖維及其制備方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)制得的竹粘膠纖維，具有吸濕透氣、柔軟涼爽等特點(diǎn)，特別適于制作夏季織物，但纖維的干濕強(qiáng)度偏低，這樣在后續(xù)的紡紗織造過程易發(fā)生斷頭， 生產(chǎn)過程難度較大，給下游工序的使用造成一定的難度；同時(shí)存在纖維濕態(tài)時(shí) 劇烈溶漲，濕態(tài)強(qiáng)度和濕模量低，織物易變形，尺寸穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，并且纖 維，不能經(jīng)受改善織物風(fēng)格的絲光化等處理，染色時(shí)只能采用松式染色，這在一定程度上影響了人們對竹纖維的使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有高干、濕強(qiáng)度和濕模量的高強(qiáng)高濕模量竹纖維素纖維，以解決竹材纖維素纖維后續(xù)使用中的紡紗織造、染整等方面存在的問題，耐堿性好，在濕態(tài)下不易變形，克服了竹纖維素纖維的濕態(tài)穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)，其應(yīng)用性能良好。
同時(shí)本發(fā)明還提供了一種的制備高強(qiáng)高濕模量竹纖維素纖維的方法。
本高強(qiáng)高濕模量竹纖維素纖維干態(tài)斷裂強(qiáng)度2. 50-5. 00CN/dtex、濕態(tài)斷裂強(qiáng)度1. 30-3. 5CN/dtex，濕模量0. 28-0. 55 CN/dtex。
本高強(qiáng)高濕模量竹纖維素纖維制備方法是采用纖維素竹漿粕為原料經(jīng)過包括浸漬堿化、壓搾粉碎、老成、黃化、溶解、熟成、過濾脫泡、濕紡凝固成型、 牽伸和塑化以及后處理等步驟制備而成，其制備步驟如下
(1)浸漬堿化將纖維素竹漿粕經(jīng)NaOH溶液浸漬堿化，壓榨粉碎并老成得到含d-纖維素26-34%、 NaOH14-19%的堿纖維素；其可以采用纖維素竹漿粕經(jīng) 220-270g/l的NaOH溶液浸漬堿化，堿化時(shí)間0. 4-4小時(shí)，控制浸漬堿液中半纖維素含量不超過3%-5%，并壓榨粉碎，在20-45'C下老成0.3-7小時(shí)得到含a-纖維素26-34%、 NaOH14-l將的堿纖維素；當(dāng)然也可以根據(jù)具體的生產(chǎn)原料和環(huán) 境進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，這均是本領(lǐng)域內(nèi)的常規(guī)知識。并且在竹漿粕浸漬堿化時(shí)加入 相對a -纖維素重量0. 1-0. 3%的聚氧乙烯脂肪胺或聚乙二醇烷基胺，在纖維素漿 粕浸漬堿化時(shí)加入的聚氧乙烯脂肪胺，或聚乙二醇烷基胺如V-32或V-388(為 BEROL NOBEL—NOBEL INDUSTRIES SWTDEN生產(chǎn)的粘膠纖維用添加劑，用于改進(jìn) 粘膠加工性能的添加助劑，用于改良型高強(qiáng)度粘膠絲和高濕模量纖維和工業(yè)長 絲用改性劑，粘膠中可溶)， 一方面可以提高纖維素竹漿粕的浸漬效果，另一方 面改善后續(xù)工序中竹纖維素的黃化反應(yīng)性能及粘膠與凝固浴的成型反應(yīng)條件；
(2) 黃原酸化將堿纖維素與相對d-纖維素重量33-45%的CS2黃化反應(yīng) 1.3-3小時(shí)生成纖維素黃原酸酯，黃化結(jié)束加入去離子水溶解，制備a-纖維素 6.0-9.0%、 NaOH4. 0-8. 8%的竹纖維素黃酸酯粘膠，或者加入去離子水溶解后再 加入相對a -纖維素重量的1. 0-2. 0%的CS2二次補(bǔ)充黃化，來制備竹纖維素黃酸 酯粘膠；并在竹纖維素黃酸酯的溶解過程中加入相對u -纖維素重量的0. 3-4. 5% 的聚乙二醇烷基胺如V-314或V-315 (BEROL NOBEL__NOBEL INDUSTRIES SWTDEN 生產(chǎn)的用于改進(jìn)高強(qiáng)度和高濕模量纖維的變性劑，多添加于黃酸酯的溶解過程 中或噴淋于即將紡絲的粘膠中)以改善粘膠與酸浴的成型條件，提高反應(yīng)性能， 制得變性的高酯化度的纖維素黃原酸酯粘膠；
(3) 紡絲原液制備將溶解后竹纖維素黃酸酯粘膠過濾、脫泡、熟成后得 到竹纖維素粘膠紡絲原液；控制各工序，竹纖維素紡絲原液粘度為50-120s，熟 成度為6-45ml(15％NH4cl),酯化度為35-55，得到高粘度、高熟成度及高酯化度 的竹纖維素粘膠紡絲原液；
(4) 紡絲成型濕紡成型，采用低酸、高鋅、低鈉、低溫的凝固浴反應(yīng)成 型，紡絲凝固浴內(nèi)硫酸55-105g/l、硫酸鋅15-90g/l、硫酸鈉120-290g/l、浴 溫度25-45°C;并且可控制凝固浴中浸沒長度不低于60cm，浸沒時(shí)間在0. 25 1.5s，使紡絲后纖維素黃酸酯凝固再生為纖維素纖維，當(dāng)然也可以根據(jù)生產(chǎn)的需要對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
(5)塑化、牽伸得到纖維。
該塑化可以采用兩種方案 一種是一級塑化，塑化浴為硫酸濃度10-30 g/1，硫酸鋅濃度為1-6 g/1，溫度95-IO(TC。另一種是二級塑化，塑化浴為二級， 依次包括A浴及B浴，A浴為硫酸濃度20-55 g/l，硫酸鋅濃度5-40 g/l，溫度 55-95°C; B浴為硫酸濃度10-30 g/l，硫酸鋅濃度1-15 g/l，溫度95-100。C。
牽伸包括噴頭牽伸、盤間牽伸、塑化牽伸(包括一級塑化牽伸和二級塑化牽 伸)、回縮等，總牽伸比根據(jù)品種、粘膠中甲纖含量等因素在為60-400%。這樣 高粘度、高熟成度及高酯化度的竹纖維素粘膠紡絲原液經(jīng)凝固浴凝固并牽伸后 得到纖維皮層厚度增加，纖維外緣圓整的纖維形態(tài)，并提高了纖維的側(cè)序和增 大晶區(qū)的尺寸，提高成品纖維的強(qiáng)度、濕模量等物理機(jī)械性能指標(biāo)。
可以再經(jīng)過切斷、各種浴液精練、烘干等工序后制得成品纖維。并且可以在 生產(chǎn)中根據(jù)生產(chǎn)條件和生產(chǎn)環(huán)境的需要選擇合理工藝參數(shù)或進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，這 些均是本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所應(yīng)知的技術(shù)。
采用本發(fā)明的制備方法制備高強(qiáng)高濕模量竹纖維素纖維，簡單易操作，生產(chǎn) 的竹纖維素纖維克服了當(dāng)前竹纖維素纖維濕態(tài)下織物易變形，尺寸穩(wěn)定性差及 不耐堿的缺點(diǎn)，具有在濕態(tài)下織物不易變形，尺寸穩(wěn)定性好、耐堿性能好等優(yōu) 點(diǎn)，并保留了天然竹纖維的涼爽、透氣、吸濕、抑菌等優(yōu)良特性，更重要的是 其具有較高的強(qiáng)度性能，并且其性質(zhì)與棉纖維相似，與粗梳棉混紡可替代精梳 棉，與棉混紡可進(jìn)行絲光化處理，大大改善了竹纖維素纖維的后續(xù)紡織加工性 能。也使得采用本發(fā)明的高強(qiáng)高濕模量竹纖維素纖維制成的織物具有強(qiáng)度高、 耐多次變形性、耐堿等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有竹纖維素的清涼涼爽、透氣吸濕的特點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
(1)浸漬堿化采用纖維素竹漿粕經(jīng)235g/l的NaOH溶液浸漬堿化，浸漬 堿化時(shí)加入相對a-纖維素重量O. W的V-32，堿化時(shí)間為0.45小時(shí)，控制浸漬
堿液中半纖維素含量不超過3%，并壓搾粉碎，在25"下老成5小時(shí)得到含ct-纖維素27. 0%、 NaOH14. 5%的堿纖維素；
(2) 黃原酸化將堿纖維素與相對a -纖維素重量34. 5%的C&黃化反應(yīng)L 3 小時(shí)，生成纖維素黃原酸酯，黃化結(jié)束后，加入去離子水溶解,得到a-纖維素 6.8%， Na0H5.鄉(xiāng)的竹纖維素黃酸酯粘膠；在纖維素黃酸酯的溶解過程中加入相 對a -纖維素重量的1. 5%的V-314。
(3) 過濾、脫泡、熟成竹纖維素粘膠經(jīng)溶解后，再經(jīng)過濾、脫泡、熟成 等工序，控制各工序，得到粘度為55s，熟成度為7.5ml(15y。NH4Cl)，酯化度為 40竹纖維素粘膠紡絲原液；
(4)紡絲成型竹纖維素粘膠紡絲原液采用濕紡成型，經(jīng)噴孔壓入硫酸65g/l、硫酸鋅15g/1、硫酸鈉120g/1、浴溫度45"C的凝固浴中反應(yīng)成型；
(5)塑化牽伸塑化浴中硫酸濃度15 g/l，硫酸鋅濃度2g/1，溫度96'C。 絲條經(jīng)噴頭牽伸、盤間牽伸、塑化浴牽伸、回縮等，絲條所受到的總牽伸比為95%。得到纖維纖度為1. 33dtex，干強(qiáng)3. 0CN/dtex、濕強(qiáng)1. 92CN/dtex，濕模量O.33 CN/dtex。
實(shí)施例2
(1) 浸漬堿化采用纖維素竹漿粕經(jīng)245g/l的NaOH溶液浸漬堿化，浸漬 堿化時(shí)加入相對a-纖維素重量0.3%的聚氧乙烯脂肪胺，堿化時(shí)間為4小時(shí)，控 制浸漬堿液中半纖維素含量不超過5%，并壓搾粉碎，在45'C下老成0.3小時(shí)得 到含a -纖維素28. 0%、 NaOH17. 5%的堿纖維素；
(2) 黃原酸化:將堿纖維素與相對a -纖維素重量38%的CS2黃化反應(yīng)2小時(shí)， 生成纖維素黃原酸酯，黃化結(jié)束后，加入去離子水溶解，再加入相對a-纖維素 重量的1. 0%的CS2二次補(bǔ)充黃化，得到a -纖維素8. 6%， NaOH6. 0%的竹纖維素粘 膠；在纖維素黃酸酯的溶解過程中加入相對a -纖維素重量的3. 5%的V-314。
(3) 過濾、脫泡、熟成竹纖維素粘膠經(jīng)溶解后，再經(jīng)過濾、脫泡、熟成 等工序，控制前述各工序，使粘膠粘度為110s，熟成度為20ml(15%NH4Cl),酯化
度為50，得到竹纖維素粘膠紡絲原液；
(4)紡絲成型竹纖維素粘膠紡絲原液采用濕紡成型，經(jīng)噴孔壓入硫酸85g/l、 硫酸鋅20g/1、硫酸鈉260g/1、浴溫度40℃的凝固浴中反應(yīng)成型，凝固浴中浸 沒長度不低于60cm，浸沒時(shí)間在0.25 1.5s。
(5)塑化牽伸二級塑化，塑化浴包括A浴及B浴，其中A浴硫酸濃度為 35g/l,硫酸鋅濃度為10g/l，溫度為85°C; B浴硫酸濃度為25g/l，硫酸鋅濃度 為10g/l，溫度為96。C。
絲條經(jīng)噴頭牽伸、盤間牽伸、塑化浴A、 B浴二級塑化牽伸、回縮等，絲條 所受到的總牽伸比為75%，再經(jīng)過切斷、各種浴液精練、烘干等工序后制得成品 纖維，所得竹纖維的纖度1.67dtex，干強(qiáng)在3.8cN/dtex,濕態(tài)彈性模量為 0. 46cN/dtex，濕強(qiáng)為2. 15cN/dtex。
實(shí)施例3
(1) 浸漬堿化采用纖維素竹漿粕經(jīng)240g/l的NaOH溶液浸漬堿化，浸漬 堿化時(shí)加入相對a -纖維素重量0. 25%的V-388,堿化時(shí)間為0. 5小時(shí)，控制浸 漬堿液中半纖維素含量不超過3%,并壓榨粉碎，在28。C下老成7小時(shí)得到含a -纖維素29. 5%、 NaOH17. 5%的堿纖維素；
(2) 黃原酸化將堿纖維素與相對a -纖維素重量43%的CS2黃化反應(yīng)1.5 小時(shí)，生成纖維素黃原酸酯，黃化結(jié)束后，加入去離子水溶解，再加入相對a-纖維素重量的2.0%的CS2二次補(bǔ)充黃化，得到。-纖維素7.5%, NaOH7.(^的竹纖 維素黃原酸酯粘膠；在纖維素黃酸酯的溶解過程中加入相對a -纖維素重量的 2. 2%的V-315，制得變性的高酯化度的纖維素黃原酸酯粘膠。
(3) 過濾、脫泡、熟成竹纖維素黃原酸酯粘膠經(jīng)溶解后，再經(jīng)過濾、脫 泡、熟成等工序，控制前述各工序，使粘膠粘度為75s，熟成度為35ml(15%NH4Cl), 酯化度為50，得到竹纖維素粘膠紡絲原液；
(4)紡絲成型竹纖維素粘膠紡絲原液采用濕紡成型，經(jīng)噴孔壓入硫酸78g/l、 硫酸鋅65g/1、硫酸鈉200g/1、浴溫度35。C的凝固浴中反應(yīng)成型，控制凝固浴中浸沒長度不低于60cm;
(5)塑化牽伸二級塑化，塑化浴包括A浴及B浴，其中A浴硫酸濃度為 45 g/l，硫酸鋅濃度為35 g/l，溫度為7(TC。 B浴硫酸濃度為12 g/1,硫酸鋅濃 度為2g/1，溫度為99。C。
絲條經(jīng)噴頭牽伸、盤間牽伸、塑化浴A、 B浴二級塑化牽伸、回縮等，總牽 伸比為90%。再經(jīng)過切斷、各種浴液精練、烘干等工序后制得成品纖維。制得的 纖維纖度1.33dtex，干態(tài)斷裂強(qiáng)度在4.55CN/dtex、濕態(tài)斷裂強(qiáng)度在 2. 85CN/dtex，濕模量0. 45CN/dtex。 實(shí)施例4
(1) 浸漬堿化采用纖維素竹漿粕經(jīng)268g/l的NaOH溶液浸漬堿化，浸漬 堿化時(shí)加入相對a-纖維素重量O. 15y。的V-32，堿化時(shí)間為0.5小時(shí)，控制浸漬 堿液中半纖維素含量不超過3%,并壓榨粉碎，在28'C下老成5小時(shí)得到含a-纖維素30%、 NaOH19^的堿纖維素；
(2) 黃原酸化:將堿纖維素與相對ci -纖維素重量35%的CS2黃化反應(yīng)3小時(shí)， 生成纖維素黃原酸酯，黃化結(jié)束后，加入去離子水溶解，再加入相對a-纖維素 重量的2.(^的CS2二次補(bǔ)充黃化，得到a -纖維素8. 2%， NaOH7. 8%的竹纖維素黃 原酸酯粘膠；在纖維素黃酸酯的溶解過程中加入相對a-纖維素重量的4.0%的 V-314，來制纖維素黃原酸酯粘膠。
(3) 過濾、脫泡、熟成竹纖維素黃原酸酯粘膠經(jīng)溶解后，再經(jīng)過濾、脫 泡、熟成等工序，控制前述各工序，使粘膠粘度為60s，熟成度為42ml (15%NH4C1), 酯化度為40，得到竹纖維素粘膠紡絲原液；
(4) 紡絲成型竹纖維素粘膠紡絲原液采用濕紡成型，經(jīng)噴孔壓入硫酸 100g/l、硫酸鋅19g/1、硫酸鈉290g/1、浴溫度45r的凝固浴中反應(yīng)成型，控 制凝固浴中浸沒長度不低于60cm;
(5) 塑化牽伸塑化浴硫酸濃度為25g/l，硫酸鋅濃度為5g/1，溫度為IOO 。C。絲條經(jīng)噴頭牽伸、盤間牽伸、塑化浴牽伸、回縮等，絲條所受到的總牽伸比為105%。再經(jīng)過切斷、各種浴液精練、烘干等工序后制得成品纖維。
制得纖維的纖度為1. 12dtex，干強(qiáng)在3.5CN/dtex、濕態(tài)斷裂強(qiáng)度在 2.05CN/dtex，濕模量0. 39 CN/dtex。
權(quán)利要求
1、高強(qiáng)高濕模量竹纖維素纖維，其特征在于該纖維的干態(tài)斷裂強(qiáng)度2.50-5.00CN/dtex、濕態(tài)斷裂強(qiáng)度1.30-3.5CN/dtex，濕模量0.28-0.55CN/dtex。
2、 如權(quán)利要求l所述的高強(qiáng)高濕模量竹纖維素纖維的制備方法，其特征在 于該纖維為采用纖維素竹漿粕為原料制備而成，包括生產(chǎn)步驟(1) 浸漬堿化將纖維素竹漿粕經(jīng)NaOH溶液浸漬堿化，壓榨粉碎并老成得 到含a -纖維素26-34%、 NaOH14-19W的堿纖維素；(2) 黃原酸化將堿纖維素與相對a-纖維素重量33-45%的CS2黃化反應(yīng) 1. 3-3小時(shí)生成纖維素黃原酸酯，黃化結(jié)束加入去離子水溶解以制備a -纖維素 6. 0-9. 0%、 NaOH4. 0-8. 8%的竹纖維素黃酸酯粘膠；(3) 紡絲原液制備將溶解后竹纖維素黃酸酯粘膠過濾、脫泡、熟成后得 到粘度為50-120s，熟成度為6-45ml(15%NH4Cl),酯化度為35-55的竹纖維素粘 膠紡絲原液；(4) 紡絲成型濕紡成型，紡絲凝固浴內(nèi)硫酸55-105g/l、硫酸鋅15-90g/l、 硫酸鈉120-290g/l、浴溫度25-45°C;(5) 塑化、牽伸得到成品纖維。
3、 如權(quán)利要求2所述的髙強(qiáng)高濕模量竹纖維素纖維的制備方法，其特征在 于-竹漿粕浸漬堿化時(shí)加入相對a -纖維素重量0. 1-0. 3%的聚氧乙烯脂肪胺或聚 乙二醇烷基胺。
4、 如權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)高濕模量竹纖維素纖維的制備方法，其特征在 于竹纖維素黃酸酯溶解過程中加入相對a -纖維素重量的0. 3-4. 5%的聚乙二醇 烷基胺。
5、 如權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)高濕模量竹纖維素纖維的制備方法，其特征在 于纖維素黃原酸酯黃化結(jié)束加入去離子水溶解后，再加入相對a-纖維素重量 的1. 0-2. 0%的CS2二次黃化后以制備竹纖維素黃酸粘膠。
6、 如權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)高濕模量竹纖維素纖維的制備方法，其特征在 于所述塑化的塑化浴為硫酸的濃度10-30 g/l，硫酸鋅濃度為1-6 g/1，溫度 95-謂。C。
7、 如權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)高濕模量竹纖維素纖維的制備方法，其特征在 于所述塑化為二級，包括A浴及B浴，A浴為硫酸濃度20-55 g/1,硫酸鋅濃 度5-40g/l，溫度55-95°C; B浴為硫酸濃度10-30 g/l，硫酸鋅濃度1-15 g/l， 溫度95-100°C。
8、 如權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)高濕模量竹纖維素纖維的制備方法，其特征在 于所述牽伸包括噴頭牽伸、盤間牽伸、塑化牽伸、回縮等，總牽伸比為60-400%。
9、 如權(quán)利要求2至8中任一項(xiàng)所述的高強(qiáng)高濕模量竹纖維素纖維的制備方 法，其特征在于纖維素竹漿粕經(jīng)220-270g/l的NaOH溶液浸漬堿化，堿化時(shí) 間0.4-4小時(shí)，控制浸漬堿液中半纖維素含量不超過3%-5%，并壓榨粉碎，在 20-45。C下老成0. 3-7小時(shí)得到含a -纖維素26-34%、 NaOH14-19%的堿纖維素。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)高濕模量竹纖維素纖維及其制備方法，是采用纖維素竹漿粕為原料經(jīng)過浸漬堿化、壓榨粉碎、老成、黃化、溶解、熟成、過濾脫泡、濕紡凝固成型、牽伸和塑化以及后處理等步驟制備而成，纖維干態(tài)斷裂強(qiáng)度2.50-5.00CN/dtex、濕態(tài)斷裂強(qiáng)度1.30-3.5CN/dtex，濕模量0.28-0.55CN/dtex。本發(fā)明克服了當(dāng)前竹纖維素纖維濕態(tài)下易變形，尺寸穩(wěn)定性差及不耐堿的缺點(diǎn)，具有在濕態(tài)下織物不易變形，尺寸穩(wěn)定性好、耐堿性能好等優(yōu)點(diǎn)，并保留了天然竹纖維的涼爽、透氣、吸濕、抑菌等優(yōu)良特性，更重要的是其具有較高的強(qiáng)度性能，其應(yīng)用性能良好。
文檔編號D01F2/10GK101200819SQ20071011404
公開日2008年6月18日 申請日期2007年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月8日
發(fā)明者劉建華, 劉海洋, 姜明亮, 東 王, 逄奉建 申請人:山東海龍股份有限公司