一种生物质纤维素/高聚物复合纤维的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种生物质纤维素/高聚物复合纤维的制备方法，以生物质纤维素纤维以及高聚物为原料，采用熔融混合的方式将纤维素纤维嵌入高聚物中，纺制复合纤维材料，采用碱氧法、酸碱联合处理或者酶处理的脱胶方式处理天然生物质材料，得到单根分散的生物质纤维素纤维，烘燥纤维素纤维以及高聚物至恒重，纤维与高聚物混合，纺丝，得到嵌段式生物质纤维/高聚物复合纤维材料。制备出的生物质纤维素/高聚物复合纤维，兼具纤维素纤维良好的吸湿性能、舒适性能以及高聚物良好的机械性能。嵌入的生物质材料能在自然环境中快速降解，使高聚物快速转变为粉末状态，加速高聚物的降解，保护环境。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纤维材料制造领域，具体涉及一种生物质纤维素/高聚物复合纤维的制备方法。
技术介绍
资源和环境问题是人类在21世纪面临的最主要的挑战。随着世界人口迅速增长，全球对纤维的需求日益增加，联合国预测2050年全球纺织纤维使用量将达到2.53亿吨。目前，年产量巨大的合成纤维是以石油为原料制备得到的，能源的过度消耗使石油资源日渐枯竭。联合国预测,到2050年全球的石油资源将全面枯竭。2015年，全国化纤的产量为5000万吨。这些无法降解的聚合物，一方面消耗着日益紧缺的石油资源，一方面成为污染源，破坏生态环境。“十三五”期间，中国化纤产量的年均增速目标将由“十二五”期间的9.2％调整为3.6％。开发利用新型生物质纤维，逐渐取代以石油为原料生产的化纤，是时代对我们的要求。生物资源是可再生性资源，地球上每年光合作用的产物高达1.5×1011-2.0×1011t，其中90％以上为木质纤维素类物质，是地球上最丰富、最廉价的可再生资源。中国拥有着极其丰富的农副产品和野生植物资源，其中农业植物生物质资源每年就能达到大约11000万吨。目前，这部分资源尚未得到充分的开发利用，主要用于燃料，畜牧饲料与堆肥，不仅利用率低，还对土壤、水体以及大气造成一定的污染。除棉、麻等少数生物质纤维被用于纺制纱线外，绝大多数的生物质纤维由于纤维直径的离散性大，单根纤维的长度短无法满足纺纱对材料的要求。人类从未停止过对于新型纤维素纤维的探索，对桑皮纤维、莲丝纤维、丝瓜纤维、柳絮纤维以及木棉纤维等都进行了一定的研究。然而几乎所有的研究结果均表明，这些新型纤维的单纤维长度甚至不足1cm，与传统纺纱对于纤维长度的最低需求都有较大的差距。寻找生物质纤维素纤维纺丝的新方法，突破短纤维无法纺纱的瓶颈，能大大减少对生物质纤维这类绿色纯天然资源的浪费，缓解环境污染，满足人们对于纤维素纤维日益增长的需求。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的专利技术目的在于提供一种生物质纤维素/高聚物复合纤维的制备方法，用于提供一种方法，解决现有技术中可利用的棕榈生物质纤维较少，造成原材料浪费的问题；一定程度上解决高聚物纺制的化纤不易降解造成环境污染的缺陷；提供一种新的纱线纺制的模式，为纺织品的多样性提供新型原料。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下的技术方案：一种生物质纤维素/高聚物复合纤维的制备方法，包括以下步骤：(1)使用酸处理、碱处理、酸碱联合处理以及生物酶处理生物质纤维原料，得到单根生物质纤维；(2)单根生物质纤维和聚合物在105-135℃环境中烘燥至恒重；(3)将干燥的生物质纤维与聚合物混合均匀；(4)将混有单根生物质纤维的聚合物投入熔融纺丝机中，在220-℃260℃的温度下纺丝。优选的，步骤(1)中，采用高速离心机或超高速离心机或搅拌机处理脱胶后的纤维，使所述纤维分散成单根生物质纤维。优选的，步骤(3)中，所述生物质纤维的比重小于10％时，所述生物质纤维与所述聚合物通过螺杆挤出混合，所述生物质纤维的比重大于10％时，所述生物质纤维与所述聚合物通过双滚混料的方式进行混合。优选的，步骤(3)中，所述生物质纤维的比重为5％-60％。优选的，步骤(4)中，所述复合纤维材料的纺制速度为1000-3000m/min。优选的，步骤(4)中，所述复合纤维材料的牵伸倍数为2-5倍。优选的，步骤(4)中，所述单根生物质纤维和所述聚合物投入造粒机中，制备成母粒，再将所述母粒投入熔融纺丝机中。由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：本专利技术公开的生物质纤维素/高聚物复合纤维的制备方法，混合以及纺丝的过程对纤维破坏小，对于有空腔的生物质纤维能保有其中空结构，不破坏其完整结构，制备出的生物质纤维素/高聚物复合纤维，兼具纤维素纤维良好的热湿舒适性能、生物降解性能和高聚物良好的机械性能。可以通过机织或者针织的方式加工处理制备新型生物质纤维素/高聚物复合面料，兼具纤维素纤维良好的热湿舒适性能以及高聚物良好的机械性能。嵌入的生物质材料能在自然环境中快速降解，使高聚物快速转变为粉末状态，加速高聚物的降解，保护环境，是一种新型的绿色环保功能性材料。具体实施方式下面通过实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例一一种棕榈/聚丙烯(PP)复合纤维的制备方法：以生物质纤维中的一种棕榈纤维为原料制备生物质纤维素/高聚物复合纤维。第一步，将棕榈纤维在流水下洗净，除去表面粘附的未脱落的薄壁细胞，自然晾干；第二步，将棕榈纤维切断成短纤维，将质量分数为2.4％的氢氧化钠以及质量分数为3.1％的双氧水溶解在水中，按浴比1:30投入棕榈纤维，在70℃的条件下处理5h左右，直至纤维变成白色漂浮在溶液上；将制得的原纤用150目的滤网过滤，反复洗涤直至中性，采用60℃烘燥，制得棕榈纤维中空原纤；第三步，将200g棕榈原纤与300g聚丙烯在双滚混料机中均匀混合，混合温度为150℃；第四步，将500g混合材料放入纺丝机中纺制纱线，速度3000m/min，牵伸倍数2倍。采用以上方法制成的棕榈/PP复合纤维材料，有一定的吸湿性，公定回潮率为6％。实施例二一种棕榈/聚酯(PET)复合纤维的制备方法：第一步，将棕榈纤维在流水下洗净，除去表面粘附的未脱落的薄壁细胞，自然晾干；第二步，将棕榈纤维切断成短纤维，乙酸浓度为120mL/L、H2O2浓度为120mL/L、浴比为1:125、反应温度为90℃、反应时间为6h，直至纤维变成白色漂浮在溶液上；将制得的原纤用150目的滤网过滤，反复洗涤直至中性，采用60℃烘燥，制得棕榈纤维中空原纤；第三步，将200g棕榈原纤与300g聚酯切片在双滚混料机中均匀混合，混合温度为220℃；第四步，将500g混合材料放入纺丝机中纺制纱线，速度3000m/min，牵伸倍数2倍。采用以上方法制成的棕榈/PET复合纤维，棕榈单根纤维均匀的分布在PET中，生物质纤维仍保有其天然纤维的外观形貌以及中空结构。有一定的吸湿性，公定回潮率为6.2％，有一定的吸声性能。实施例三一种竹浆/PP复合纤维的制备方法：第一步，将竹材在流水下洗净，除去表面粘附的灰尘等杂质，自然晾干；第二步，将竹材切断成长度小于1cm、厚度小于0.3mm的小片，将质量分数为2.4％的氢氧化钠以及质量分数为3.1％的双氧水溶解在水中，按浴比1:30投入竹材，在70℃的条件下处理10h左右，直至纤维变成白色漂浮在溶液上；将制得的原纤用150目的滤网过滤，反复洗涤直至中性，采用60℃烘燥，制得竹浆纤维；第三步，将200g棕榈原纤与300g聚丙烯切片在双滚混料机中均匀混合，混合温度为160℃；第四步，将500g混合材料放入纺丝机中纺制纱线，速度3000m/min，牵伸倍数2倍。采用以上方法制成的竹浆/PP复合纤维具有较好的舒适性能和吸湿性能，有一定的抑菌性能，竹浆纤维在聚丙烯中均匀分布。综上所述，本专利技术提供了一种生物质纤维素/高聚物复合纤维的制备方法，得到嵌段式生物质纤维/高聚物复合纤维材料。制备出的生物质纤维素/高聚物复合纤维，兼具纤维素纤维良好的吸湿性能、舒适性能以及高聚物良好的机械性能。嵌入的生物质材料能在自然环境中快速降解，使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物质纤维素/高聚物复合纤维的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)使用酸处理、碱处理、酸碱联合处理以及生物酶处理生物质纤维原料，得到单根生物质纤维；(2)单根生物质纤维和聚合物在105‑135℃环境中烘燥至恒重；(3)将干燥的生物质纤维与聚合物混合均匀；(4)将混有单根生物质纤维的聚合物投入熔融纺丝机中，在220℃‑260℃的温度下纺丝。

【技术特征摘要】
1.一种生物质纤维素/高聚物复合纤维的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)使用酸处理、碱处理、酸碱联合处理以及生物酶处理生物质纤维原料，得到单根生物质纤维；(2)单根生物质纤维和聚合物在105-135℃环境中烘燥至恒重；(3)将干燥的生物质纤维与聚合物混合均匀；(4)将混有单根生物质纤维的聚合物投入熔融纺丝机中，在220℃-260℃的温度下纺丝。2.根据权利要求1所述的生物质纤维素/高聚物复合纤维的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，采用高速离心机或超高速离心机或搅拌机处理脱胶后的纤维，使所述纤维分散成单根生物质纤维。3.根据权利要求1所述的生物质纤维素/高聚物复合纤维的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述生物质纤维的比重小于10％时，所述生物质纤维与所述聚合物通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国和，陈长洁，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32