專利名稱：采用離子液體溶解和加工再生麻纖維的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬再生麻纖維制備領(lǐng)域，特別是涉及一種采用離子液體溶解和加工再生麻纖維 的方法。
技術(shù)背景我國麻類作物資源豐富，品種齊全，擁有幾乎世界所有的主要麻類作物。栽培的主要 韌皮纖維作物有苧麻、亞麻、大麻、紅麻(原稱洋麻)、黃麻、青麻(原稱苘麻)。目前生 產(chǎn)上主要栽種的麻類作物有苧麻、黃麻、紅麻、亞麻、大麻和劍麻等，其中苧麻、大麻、 青麻世界排名第一；紅麻、黃麻、亞麻世界排名第三，已實(shí)現(xiàn)自給有余。麻類纖維是輕紡工業(yè)重要而優(yōu)質(zhì)的原料，每年收獲多次，有較高的生物產(chǎn)量和纖維產(chǎn) 量，同時(shí)又具有較強(qiáng)的水土保持作用。近年來，為保護(hù)我國森林資源，減少木漿的進(jìn)口， 開發(fā)出嶄新的制漿工藝，有效地保護(hù)生態(tài)環(huán)境。隨著麻類科研水平的提高和脫膠工藝技術(shù) 不斷完善以及麻類作物綜合利用、新用途的發(fā)掘，麻類產(chǎn)品自身的弊端和局限性逐漸克服 和打破，應(yīng)用范圍不斷突破，開發(fā)內(nèi)容不斷延伸，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值明顯提高。隨著 人類對(duì)自然界認(rèn)識(shí)的不斷深入以及石油、煤、天然氣等資源的日益短缺，麻的利用還將逐 漸擴(kuò)大。麻纖維由于原料麻能被生物分解或安全燃燒轉(zhuǎn)化成水蒸氣和二氧化碳，由廢棄物 引起的破壞環(huán)境問題少。因此發(fā)展麻纖維是十分必要的。麻材具有天然的抑菌、防霉性質(zhì)，在生長(zhǎng)過程中農(nóng)藥和殺蟲劑使用少，平均產(chǎn)量非常 高。將天然麻經(jīng)過溶解再生后，得到的再生麻纖維的可紡性、織造性、可染性良好，手感 柔軟，具有吸濕性、透氣性、強(qiáng)力高、滑挺等特點(diǎn)，再生麻纖維的力學(xué)性能和穿著性能與 明顯優(yōu)于天然麻纖維。在再生麻纖維的生產(chǎn)過程中極大限度地保留了抑菌、防霉物質(zhì)，使 其架接在麻纖維大分子鏈上不受破壞，所以其具有抑菌、防霉性能。同時(shí)紗線具有抗靜電、 高吸濕性、抗紫外線輻射等作用。目前見于報(bào)道的生產(chǎn)麻纖維主要采用的是粘膠法，生產(chǎn)過程冗長(zhǎng)而復(fù)雜，能耗和操作 費(fèi)用高，并存在廢氣、廢水、廢渣的污染、處理回收等多項(xiàng)問題。而離子液體作為一種新 型的纖維素溶劑，在較寬的范圍內(nèi)以液態(tài)存在，且具有良好的熱穩(wěn)定性，無毒、無揮發(fā)性， 有利于環(huán)境保護(hù)和操作人員健康?？梢酝ㄟ^選擇適宜的陰、陽離子組合而改變其物理化學(xué) 性質(zhì)，是許多有機(jī)物、無機(jī)物和高分子材料的良溶劑。許多離子液體對(duì)纖維素的溶解度很 大，有些甚至達(dá)到35%;而采用纖維素黃化法生產(chǎn)粘膠纖維所采用的纖維素濃度不超過 10%,因此采用離子液體生產(chǎn)再生麻纖維可以大大提高生產(chǎn)效率。目前見于報(bào)道的再生麻纖維報(bào)道主要是采用傳統(tǒng)粘膠法生產(chǎn)麻纖維。如 200410046451.5 、 200410004397.8。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明旨在提供一種采用離子液體溶解和加工再生麻纖維的方法，該法以離子液體為 溶劑來溶解麻、制備再生麻纖維的方法，以解決目前采用粘膠法生產(chǎn)再生麻纖維所帶來的 環(huán)境污染問題，滿足生產(chǎn)需要。本發(fā)明的一種采用離子液體溶解和加工再生麻纖維的方法，包括步驟(1) 將粉碎的麻與離子液體混合均勻，在35 16(TC溫度下溶解、脫泡1 120小時(shí)，形成 總固含量為3~30%的均一穩(wěn)定紡絲溶液，微波輻射、施加一定的真空度等有利于漿粕的溶 解；(2) 經(jīng)過濾、脫泡后，采用濕法紡絲、干噴濕紡法或熔噴濕紡法進(jìn)行紡絲，凝固浴固化， 其中凝固浴為水或0~60%的離子液體水溶液，凝固浴溫度為0~90°C，紡絲速度為5-150 米/分；(3) 再經(jīng)拉伸、水洗、漂白，以徹底除去纖維中的各種雜質(zhì)，再經(jīng)過上油、干燥等工序， 得到復(fù)合纖維。所述離子液體是由陽離子和陰離子組成，陽離子為取代基是氫、C廣C6的烷基、乙烯 基、丙烯基、丁烯基、羥乙基、羥丙基、垸氧基中的一種或幾種的垸基季銨離子，烷基季 磷離子，烷基咪唑離子，垸基吡啶離子；所述的陰離子為鹵素離子、BF厶PF4'、 SCN'、 CN-、 OClSr、 CNCT、 CF3SCV、 CF3COCT、 (CF3S02)2N-或(CF3S02)2Cr中的一種。所述粉碎的麻是將聚合度為300~2500、 01-纖維素含量90~100%的麻經(jīng)過機(jī)械粉碎，其 中麻種類可以是苧麻、亞麻、大麻、紅麻(原稱洋麻)、黃麻、青麻、劍麻、蕉麻、菠蘿 麻、椰殼麻等，漿粕經(jīng)過活化處理或不做處理。所述拉伸是纖維經(jīng)過緊張拉伸、噴頭拉伸、塑化拉伸、空氣浴后拉伸或回縮等一種或 幾種組合進(jìn)行拉伸，總拉伸率為3~200%。所述復(fù)合纖維包括復(fù)合短纖維和長(zhǎng)絲，纖維強(qiáng)度是2 4cN/dtex，纖維的截面形狀有常 規(guī)和異形，得到的纖維不僅可作為紡織原料，而且可作為炭纖維的原絲，也可紡制成中空 纖維膜，用于制造人工臟器和凈水器的用膜。 本發(fā)明的有益效果(1)本發(fā)明所制備得到的再生麻纖維具有良好的機(jī)械強(qiáng)度，其機(jī)械性能明顯高于相應(yīng)的 采用粘膠法生產(chǎn)的常規(guī)粘膠纖維；(2) 再生麻纖維制成的織物具有吸濕性能好、透氣性強(qiáng)、手感柔軟、織物懸垂性好、上 色容易、具有涼爽的感覺等優(yōu)點(diǎn)，且我國地大物博，麻資源豐富，為再生麻纖維提供了廣 泛的資源保證，因麻纖維具有的天然抗菌性能，為用作醫(yī)藥、衛(wèi)生材料提供了一種材料， 如可制成口罩、護(hù)墊、襯墊材料、衛(wèi)生巾、包裝袋等；(3) 同時(shí)采用離子液體制備纖維，避免了粘膠法冗長(zhǎng)而復(fù)雜的生產(chǎn)過程，生產(chǎn)過程明顯 縮短，工藝能耗和操作費(fèi)用低，而離子液體作為一種新型的纖維素溶劑，無毒無害、無揮 發(fā)性，有利于環(huán)境保護(hù)和操作人員健康；離子液體的水溶液還可用做凝固浴，且離子液體 易于回收，符合綠色生產(chǎn)的要求。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù) 人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。本實(shí)施例中的份數(shù)是重量份數(shù)。實(shí)施例1將粉碎的1份麻、9份[BMIM]CI (1-丁基-3-甲基-咪唑鹽酸鹽)離子液體混合均勻，在 45'C下攪拌24小時(shí)，得到紡絲溶液。紡絲溶液經(jīng)過濾、脫泡后，經(jīng)多孔噴絲板進(jìn)入到含5%離子液體的凝固浴中，凝固浴 溫度為25。C。經(jīng)過10%的拉伸后，再經(jīng)水洗、漂白、上油、干燥等程序，紡絲速度為5 米/分，得到強(qiáng)度為3.2cN/dtex的纖維。實(shí)施例2將粉碎的1份麻、4份[BMIM]C1 (1-丁基-3-甲基-咪唑氯化鹽)離子液體混合均勻，在 IO(TC下攪拌120小時(shí)，得到紡絲溶液。紡絲溶液經(jīng)過濾、脫泡后，經(jīng)多孔噴絲板進(jìn)入到水凝固浴中，凝固浴溫度為15X:。經(jīng) 過3%的拉伸后，再經(jīng)水洗、漂白、上油、干燥等程序，紡絲速度為20米/分，得到強(qiáng)度為 3.5cN/dtex的纖維。實(shí)施例3將粉碎的l份麻、3份[AMIM]C1 (l-烯丙基-3-甲基咪唑氯化鹽)離子液體混合均勻， 在60'C下攪拌80小時(shí)，得到紡絲溶液。紡絲溶液經(jīng)過濾、脫泡后，經(jīng)多孔噴絲板進(jìn)入到含25%離子液體的凝固浴中，凝固浴溫度為55"。經(jīng)過8%的塑化拉伸后，再經(jīng)水洗、漂白、上油、干燥等程序，紡絲速度為 30米/分，得到強(qiáng)度為4.0cN/dtex的纖維。
權(quán)利要求
1.一種采用離子液體溶解和加工再生麻纖維的方法，包括步驟(1)將粉碎的麻與離子液體混合均勻，在35～160℃溫度下溶解、脫泡1～120小時(shí)，形成總固含量為3～30％的紡絲溶液；(2)經(jīng)過濾、脫泡后，紡絲，凝固浴固化；(3)再經(jīng)拉伸、水洗、漂白，再經(jīng)過上油、干燥工序，得復(fù)合纖維。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用離子液體溶解和加工再生麻纖維的方法，其特征在于所 述粉碎的麻是將聚合度為300~2500、 01-纖維素含量90~100%的麻，經(jīng)過機(jī)械粉碎。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用離子液體溶解和加工再生麻纖維的方法，其特征在于所 述離子液體是由陽離子和陰離子組成，陽離子為取代基是氫、d~C6的烷基、乙烯基、丙 烯基、丁烯基、羥乙基、羥丙基、烷氧基中的一種或幾種的烷基季銨離子，烷基季磷離子， 烷基咪唑離子，烷基吡啶離子；所述的陰離子為鹵素離子、BF4—、 PF4'、 SCN—、 CR、 OCN'、 CNCT、 CF3S03—、 CF3COO'、 (CF3S02)2N^(CF3S02)2C1^的一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用離子液體溶解和加工再生麻纖維的方法，其特征在于所 述步驟(2)中的紡絲是濕法紡絲、干噴濕紡法或熔噴濕紡法進(jìn)行紡絲，其中凝固浴為水 或0~60%的離子液體水溶液，凝固浴溫度為0 9(TC，紡絲速度為5~150米/分。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用離子液體溶解和加工再生麻纖維的方法，其特征在于所 述拉伸是纖維經(jīng)過緊張拉伸、噴頭拉伸、塑化拉伸、空氣浴后拉伸或回縮中的一種或幾種 組合進(jìn)行拉伸，總拉伸率為3~200%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用離子液體溶解和加工再生麻纖維的方法，其特征在于所 述復(fù)合纖維包括復(fù)合短纖維和長(zhǎng)絲，纖維強(qiáng)度是2 4cN/dtex，纖維的截面形狀是常規(guī)或異 形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用離子液體溶解和加工再生麻纖維的方法，包括步驟(1)將粉碎的麻與離子液體混合均勻，在35～160℃溫度下溶解、脫泡1～120小時(shí)，形成總固含量為3～30％的紡絲溶液；(2)經(jīng)過濾、脫泡后，紡絲，凝固浴固化；(3)再經(jīng)拉伸、水洗、漂白，再經(jīng)過上油、干燥工序，得復(fù)合纖維。本法采用離子液體制備纖維，效率高、綠色環(huán)保，制得的纖維具有良好的機(jī)械強(qiáng)度，用這種纖維制成的織物具有吸濕性能好、透氣性強(qiáng)、手感柔軟、織物懸垂性好、上色容易、具有涼爽的感覺等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)D01D1/02GK101225551SQ200810033509
公開日2008年7月23日 申請(qǐng)日期2008年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月4日
發(fā)明者何春菊, 孫俊芬, 王慶瑞, 陳雪英 申請(qǐng)人:東華大學(xué)