一种全纤维素复合纤维及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及复合纤维技术领域，具体涉及一种全纤维素复合纤维及其制备方法和应用。本发明专利技术提供了一种全纤维素复合纤维，包括纳米纤维素和粘胶纤维，所述纳米纤维素占粘胶纤维的质量百分比为1～20％，所述纳米纤维素的粒径为20～100nm。本发明专利技术提供的全纤维素复合纤维，以纳米纤维素作为增强相，粘胶纤维作为基体，其中，增强相纳米纤维素表面具有十分丰富的羟基，能够与粘胶纤维之间形成极强的氢键作用，对粘胶纤维具有较好的增强作用，本发明专利技术提供的全纤维素复合纤维具有优良的力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种全纤维素复合纤维及其制备方法和应用
本专利技术涉及复合纤维
，具体涉及一种全纤维素复合纤维及其制备方法和应用。
技术介绍
天然纤维素纤维是地球上一种十分重要且存量最多的可再生资源，可参与自然界的生态循环，充分利用丰富的天然纤维素纤维资源生产再生纤维素纤维材料能够更充分、有效地利用天然纤维素纤维资源。粘胶纤维在再生纤维素纤维中一直占据着不可动摇的主导地位，但粘胶纤维的湿强度低，织物易折皱且不易恢复，影响了织物的外观、加工和使用性能。而现代化的高性能纺织机械对纤维的要求越来越高，粘胶纤维的力学性能的提升是当前粘胶纤维工业实现发展亟需解决的重要问题之一。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种全纤维素复合纤维及其制备方法和应用，本专利技术提供的全纤维素复合纤维具有优良的力学性能，不仅可用于纺织品，也可作为纤维增强体。为了实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术提供了一种全纤维素复合纤维，包括纳米纤维素和粘胶纤维，所述纳米纤维素占粘胶纤维的质量百分比为1～20％，所述纳米纤维素的粒径为20～100nm。本专利技术提供了上述技术方案所述的全纤维素复合纤维的制备方法，包括以下步骤：将纳米纤维素和水进行第一混合，得到纳米纤维素悬浮液；将所述纳米纤维素悬浮液和粘胶纤维纺丝液进行第二混合后，纺丝，得到所述全纤维素复合纤维。优选的，所述纳米纤维素的制备方法包括以下步骤：将天然纤维素纤维进行漂白，得到预处理纤维素；将所述预处理纤维素依次进行纯化和活化，得到活化纤维素；将所述活化纤维素进行硫酸水解反应，得到所述纳米纤维素。优选的，所述活化在氢氧化钠溶液中进行，所述氢氧化钠溶液的质量浓度为17～20％；所述活化的温度为室温；所述活化的时间为2～4h。优选的，所述漂白的温度为70～80℃；所述漂白的时间为2～3h。优选的，所述纯化在氢氧化钠溶液中进行，所述氢氧化钠溶液的质量浓度为5～10％；所述纯化的温度为80～100℃；所述纯化的时间为1～4h。优选的，所述硫酸水解反应的时间为20～40min。优选的，所述纳米纤维素悬浮液的质量浓度为0.1～6％。优选的，所述第二混合在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速为300～1500r/min；所述搅拌的时间为1～3h；所述搅拌的温度为室温。本专利技术提供了上述技术方案所述的全纤维素复合纤维或上述技术方案所述的制备方法制备得到的全纤维素复合纤维在纺织品或作为纤维增强体的应用。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种全纤维素复合纤维，包括纳米纤维素和粘胶纤维，所述纳米纤维素占粘胶纤维的质量比为1～20％，所述纳米纤维素的粒径为20～100nm。本专利技术提供的全纤维素复合纤维，以纳米纤维素作为增强相，粘胶纤维作为基体，其中，增强相纳米纤维素具有非常高的强度，杨氏模量和张应力，较粘胶纤维有指数级的增加，而且，纳米纤维素表面具有十分丰富的羟基，能够与粘胶纤维之间形成极强的氢键作用，对粘胶纤维具有较好的增强作用。本专利技术提供的全纤维素复合纤维的增强相与基体的化学组成完全相同，充分发挥了纳米纤维素和粘胶纤维各自的优势且不存在增强相与基体在化学结构上的界面，增强相与基体在结构与性能上取长补短，产生协同效应，从而使全纤维素复合纤维的物理机械性能更好。由实施例的结果可知，本专利技术提供的全纤维素复合纤维具有优良的力学性能，湿抗张强度为1.75～2.01cN/dtex，湿态断裂伸长率为14.6～16％，干抗张强度为2.98～3.32cN/dtex，干态断裂伸长率为10.2～12.4％，不仅可用于纺织品，也可用于复合材料中。本专利技术提供了上述技术方案所述的全纤维素复合纤维的制备方法，所述制备方法均以生物质资源为原料，使其制备得到的全纤维素复合纤维具有轻质、可降解、生物相容和可再生等特性，符合未来材料发展方向。具体实施方式本专利技术提供了一种全纤维素复合纤维，包括纳米纤维素和粘胶纤维，所述纳米纤维素占粘胶纤维的质量百分比为1～20％，所述纳米纤维素的粒径为20～200nm。在本专利技术中，所述全纤维素复合纤维包括纳米纤维素和粘胶纤维，所述纳米纤维素占粘胶纤维的质量百分比为1～20％，优选为2.5～15％，更优选为5～12.5％，所述纳米纤维素的粒径为20～100nm，优选为35～90nm，更优选为50～85nm。本专利技术提供的全纤维素复合纤维，以纳米纤维素作为增强相，粘胶纤维作为基体，其中，增强相纳米纤维素具有非常高的强度，杨氏模量和张应力也较再生纤维素纤维有指数级的增加，而且，纳米纤维素表面具有十分丰富的羟基，能够与粘胶纤维之间形成极强的氢键作用，对粘胶纤维具有较好的增强作用。本专利技术提供了上述技术方案所述的全纤维素复合纤维的制备方法，包括以下步骤：将纳米纤维素和水进行第一混合，得到纳米纤维素悬浮液；将所述纳米纤维素悬浮液和粘胶纤维纺丝液进行第二混合后，纺丝，得到所述全纤维素复合纤维。本专利技术将纳米纤维素和水进行第一混合，得到纳米纤维素悬浮液。本专利技术对所述纳米纤维素的来源没有特殊要求，采用市售产品或自制产品均可。在本专利技术的具体实施例中，所述纳米纤维素通过制备得到；所述制备方法优选包括以下步骤：将天然纤维素纤维进行漂白，得到预处理纤维素；将所述预处理纤维素依次进行纯化和活化，得到活化纤维素；将所述活化纤维素进行硫酸水解反应，得到所述纳米纤维素。本专利技术将天然纤维素纤维进行漂白，得到预处理纤维素。本专利技术对所述天然纤维素纤维的来源和种类没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的天然纤维素纤维即可。在本专利技术中，所述天然纤维素纤维优选包括直接提取得到的植物纤维素纤维、直接提取得到的动物纤维素纤维或废弃植物纤维素纤维；所述直接提取得到的植物纤维素纤维优选从包括木材、竹材、棉、麻、农作物秸秆植物资源中提取得到，在本专利技术的实施例中，所述直接提取得到的植物纤维素为红麻纤维。在本专利技术中，所述直接提取得到的动物纤维素纤维优选包括从被囊动物中提取得到，在本专利技术的实施例中，所述直接提取得到的动物纤维素为海鞘纤维；所述废弃植物纤维素纤维优选从包括植物浆粕黑液中回收得到。本专利技术对提取和回收的具体操作过程没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的操作即可。在本专利技术中，将天然纤维素纤维进行漂白处理之前，优选对所述天然纤维素纤维进行研磨处理，得到天然纤维素纤维粉体，本专利技术对所述研磨过程的具体操作过程没有特殊要求，以能够实现研磨目的为准，本专利技术对所述研磨的设备没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的研磨设备即可，在本专利技术的具体实施例中，所述球磨设备为行星球磨机。在本专利技术中，所述天然纤维素纤维粉体的长度优选为0.1～2μm。在本专利技术中，所述漂白采用的漂白剂优选为酸性亚氯酸钠溶液；所述酸性亚氯酸钠溶液的pH值优选为4～5；所述酸性亚氯酸钠溶液中的亚氯酸钠的质量浓度优选为0.1～1％，进一步优选为0.45～0.8％。在本专利技术中，所述酸性亚氯酸钠溶液的pH本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全纤维素复合纤维，包括纳米纤维素和粘胶纤维，所述纳米纤维素占粘胶纤维的质量百分比为1～20％，所述纳米纤维素的粒径为20～100nm。/n

【技术特征摘要】
1.一种全纤维素复合纤维，包括纳米纤维素和粘胶纤维，所述纳米纤维素占粘胶纤维的质量百分比为1～20％，所述纳米纤维素的粒径为20～100nm。


2.权利要求1所述的全纤维素复合纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将纳米纤维素和水进行第一混合，得到纳米纤维素悬浮液；
将所述纳米纤维素悬浮液和粘胶纤维纺丝液进行第二混合后，纺丝，得到所述全纤维素复合纤维。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述纳米纤维素的制备方法包括以下步骤：
将天然纤维素纤维进行漂白，得到预处理纤维素；
将所述预处理纤维素依次进行纯化和活化，得到活化纤维素；
将所述活化纤维素进行硫酸水解反应，得到所述纳米纤维素。


4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述活化在氢氧化钠溶液中进行，所述氢氧化钠溶液的质量浓度为17～20％；所述活化的温度为室温；所述活化的时间为2～4h。

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【专利技术属性】
技术研发人员：马勇，赵健，苏红刚，韩鹏，
申请(专利权)人：青岛起初智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37