溶剂法竹纤维素纤维的制造方法技术

本发明专利技术涉及溶剂法竹纤维素纤维的制造方法。特征是选用聚合度为４００～１０００较宽范围的竹浆粕为原料，以ＮＭＭＯ水溶液为溶剂制备竹纤维素纺丝原液。将该原液在８０～１１０℃条件下挤压喷出，喷出的原液细流先经过长度为７０～１５０ｍｍ的气隙，气隙周围温度为１０～２５℃，再进入ＮＭＭＯ浓度为５～２０％、温度为１０～３０℃、长度为１～３ｍ的凝固浴中凝固成形；成形后的丝束以４０～１５０米／分的速度通过４０～６０℃的水淋区水洗后，根据相应的常规工艺可获得各种规格的长丝和短纤维。该工艺流程短、设备简单、污染少，可实现竹纤维素纤维工业化生产。所制得的纤维产品穿着舒适、悬垂性好，并具有天然抗菌、灭菌功能。本发明专利技术为新型纤维素纤维及功能性产品的开发创造了新领域。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及化学纤维制造业中溶剂法纤维素纤维的制造方法，特别是指一种利用竹材生产纤维素纤维的工艺技术。21世纪初，国内外就有了关于采用贮量丰富、速生高产的竹材为浆粕原料生产竹纤维素纤维的研究报道，科学研究表明，竹纤维是一种十分奇特的异型植物纤维，特点如下经显微镜观察，竹纤维的横截面布满了近似于椭圆形的空洞，使其内部形成许多管状腔隙，是一种天然的超中空纤维；其二，它的毛细管效应极其发达，可在瞬间吸收和蒸发水分，因此，采用以竹纤维制成的纺织品，具有滑、凉、爽及透气等优良特性；其三，它自身具有天然抗菌灭菌性质，因而无需通过药剂处理即可达到防菌灭菌的功能，且对人体无任何过敏，穿着时不因水洗、摩损等外力而降低其抗菌持久性，并且，它仍保留原纤维素纤维所具备的其他各种优良特性。此外，竹材生长迅速，一般三年就可以使用，因而有可持续发展功能。鉴于上述原因，竹材料是值得推广应用的新型纤维素纤维的浆粕原料之一。经检测发现，竹纤维素的分子量分布既不同于棉纤维素的狭窄分布，又不同于木纤维素的宽分布。其特征是介于两者之间即呈宽分布，其中的中低分子量区又有一个窄的分布，因此，特别适合于Lyocell纤维的纺丝和加工工艺。过去竹材的应用局限在造纸工业，近年来，国内外纺织科学工作者开始致力于竹纤维的研究开发，因而促使竹材在纺织领域中的应用得到了发展，人们申请了不少专利。归类如下1.利用竹材制备粘胶纤维竹浆粕的生产工艺，其中以上海化纤浆粕总厂申请公开的CN1385287A为代表。2.利用竹材为原料采用传统粘胶工艺生产竹材粘胶纤维，以河北吉藁化纤有限公司公开的CN1381620A为代表。3.将竹材制成聚合度大于800的浆粕、采用N-甲基吗啉氧化物(NMMO)溶剂法加工竹纤维素Lyocell的制备方法，以杭州许炯(非职务专利技术人)公开的CN1383965A为代表。该专利主要介绍竹浆粕的制备，且认为制得的竹纤维分子聚合度须在≥800为宜，但是，实践证明，当竹纤维素分子聚合度达到1000以上时，它在NMMO中的溶解性、脱泡性及可纺性剧烈下降，甚至无法纺丝，造成大量断头，因此按该专利选用竹纤维素纤维浆粕分子的聚合度只能是800～1000，即选用原料的聚合度被限制在较窄范围内。为解决这一问题采用如下技术方案1.将聚合度(DP)为400～1000的竹纤维素浆粕，用普通浆粕切碎机切为4～6cm×4～6cm的小片，将这些小片于真空度-5×104～-9×104Pa及40～60℃下平衡5～10小时使其含水率达2～4％；将N-甲基吗啉氧化物(NMMO)的水溶液在减压条件下蒸浓，使其含水量为24～28％。将上述的浆粕小片和蒸浓的NMMO水溶液以7∶112～15∶95重量比加入普通溶解釜或聚合釜的釜中混合，并于70～90℃温度下静止浸泡10～30min，使小片溶胀。然后开动搅拌器以100～130r/min转速搅拌物料并逐渐升温至80～110℃，同时抽真空至真空度达到-8.0×104～-9.8×104Pa，维持该温度及真空度，可不断蒸去物料中的水分并使竹纤维素浆粕不断溶解，3～5h后，可使NMMO水溶液的含水量降至12～14％，此时，竹纤维素浆粕已完全溶解，并由此生成粘度为400～1000Pa.S、折光指数为1.4830～1.4860的琥珀色透明无气泡的纺丝原液。2.将前述1中所述纺丝原液停止搅拌，在纺丝温度为80～110℃的条件下，用氮气将其压入预过滤器过滤后进入计量泵，通过400～6000孔×Φ0.07～0.40mm喷丝头喷出；喷出的原液细流先经过长度为70～150mm的气隙(即纺丝板表面与凝固浴面间的空气层)，气隙周围温度为10～20℃，再进入NMMO浓度为5～20％、温度为15～30℃、长度为1～3m的凝固浴中凝固成形；成形后的丝束继续以40～120米/分的速度通过40～60℃的水淋区水洗；水洗后按需要切断成规格为40～100mm的短纤维；最后经上油、干燥即可获得线密度为1.5～6.8dtex、干强为3.0～4.0cN/dtex、干态伸长率为10～18％的淡黄色竹纤维素短纤维。3.将前述1中所述的纺丝原液停止搅拌，在纺丝温度为80～110℃的条件下，用氮气将其压入预过滤器过滤后进入计量泵，通过36～120孔×Φ0.07～0.30mm喷丝头喷出；喷出的原液细流先经过长度为80～120mm的气隙(即纺丝板表面与凝固浴面间的空气层)，气隙周围温度为15～25℃，再进入NMMO浓度为5～15％、温度为10～20℃、长度为1～2.5m的凝固浴中凝固成形；成形后的丝束继续以50～150米/分的速度通过40～60℃的水淋区水洗；水洗后长丝束经上油、卷绕成筒、干燥后制成66.7～166.7dtex/36～120F、干强为3.0～4.5cN/dtex、干态伸长率为8～16％的淡黄色竹纤维素长丝。4.釜内纺丝原液在纺丝前停止搅拌及停止抽真空，并充入纯度为99％以上的N2，N2的压力控制在1～4kg/cm2，以保证出料畅通。5.为保证连续纺丝生产，可按产量及溶解浆粕所需时间配置两个相同的具有一定容积的釜。在连续纺丝时，两个或两个以上釜交替进行溶解作业，每批纺丝原液可供纺丝的时间应超过每批浆粕在釜中溶解所需的时间。本专利技术优点是提供的竹纤维素纤维的制造方法选用聚合度(DP)为400～1000较宽范围内的竹浆粕为原料，采用与以木、棉浆粕为原料时通常采用的溶剂法生产纤维素纤维纺丝原液相似的制备工艺，制成竹纤维纺丝原液。经研究测试证明，竹浆粕具有较特殊的分子量分布，有利于在溶剂中的溶胀和溶解，因此，在制备竹纤维纺丝原液时浆粕所需浸泡及溶解的时间均比木、棉浆粕时间短，且浆粕所需切碎尺寸从原来木、棉浆粕的0.5～4cm放宽到4～6cm，所制得的纺丝原液粘度较低，因而具有可纺性好等特点，可制得各种品种与规格的竹纤维素纤维，即线密度为1.5～6.8dtex的棉、毛型短纤维及66.7～166.7dtex/36～120F的长丝，其纤维质量均可达到由木浆制造的Lyocell的同类水平。本专利技术通过两个或两个以上相同的釜的交替使用，使连续纺丝成为可能，并适合不同规模的生产。本专利技术是以速生高产的竹材为浆粕原料，采用的设备与现行的干-湿纺丝工艺相同，与粘胶生产工艺相比，生产流程短、无污染、成本低，且竹纤维素纤维产品不仅保留原有的舒适、悬垂及柔软等优良特性，还具有特有的透气、凉爽及其天然的抗菌灭菌功能，由此为新型纤维素纤维及其功能性产品的开发创造了新的领域。具体实施例方式实施例1将DP为500的竹浆粕用普通浆粕切碎机切为4cm×4cm的小片后，在减压状态下(减压至-7×104Pa)和50℃下平衡8小时，得到的浆粕小片含水率达4％；将198.3kg NMMO水溶液(NMMO和水的重量比为1)在减压条件下蒸浓至134kg，使其含水量为26％(即NMMO的浓度为74％)；将10.25kg上述浆粕小片和134kg浓度为74％的NMMO水溶液置于300立升聚合釜中混合，釜温为80℃。为防止氧化作用，同时加入124g棓酸丙酯。在浸渍溶胀20min后，开启搅拌器并控制其转速为110r/min，同时接通真空系统使真空度维持在-9×104Pa，并逐渐升温至100℃。4小时后，当抽出的水量达到20kg时，停止搅拌本文档来自技高网...

【技术保护点】
溶剂法竹纤维素纤维的制造方法，其特征在于： （Ａ）将聚合度为４００～１０００的竹纤维素浆粕，用切浆机切为４～６ｃｍ×４～６ｃｍ的小片，置于－５×１０↑［４］～－９×１０↑［４］Ｐａ的真空度及４０～６０℃条件下平衡５～１０小时，使其含水率达２～４％；将Ｎ－甲基吗啉氧化物（ＮＭＭＯ）的水溶液在减压条件下蒸浓，使其含水量为２４～２８％； （Ｂ）将所述竹纤维素浆粕的小片和蒸浓的ＮＭＭＯ水溶液以７∶１１２～１５∶９５的重量比在普通溶解釜或聚合釜中混合，于７０～９０℃温度下静止浸泡１０～３０ｍｉｎ后，开动搅拌器以１００～１３０ｒ／ｍｉｎ转速搅拌物料，同时将物料逐渐升温至８０～１１０℃，并抽真空至真空度达到－８．０×１０↑［４］～－９．８×１０↑［４］Ｐａ，维持该状态３～５ｈ后，使ＮＭＭＯ水溶液的含水量降至１２～１４％时，即生成粘度为４００～１０００Ｐａ．ｓ、折光指数为１．４８３０～１．４８６０的纺丝原液。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：邵惠丽，胡学超，章潭莉，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]