纤维素纤维加工制造技术

本发明专利技术公开了强化再生纤维素纤维的干和湿韧度可以通过添加糖二酸例如(但不限于)葡萄糖二酸来进行。在某些实施方式中，还描述了通过本公开的方法生产的包含糖二酸或其盐的再生纤维素纤维。所述生产的纤维至少部分由于包含所述糖二酸而具有有利性质。包含所述糖二酸而具有有利性质。包含所述糖二酸而具有有利性质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纤维素纤维加工
[0001]与相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2018年10月5日提交的美国临时专利申请号62/742,033的优先权，其全部内容通过参考并入本文。


[0003]本公开的主题内容涉及生产纤维素纤维。更具体来说，本公开涉及使用糖二酸的用于纤维素纤维强化的系统和方法。

技术介绍

[0004]由纤维素纤维构成的材料被广泛用于特别是要求强度的包装和服装工业中。由纤维素材料构成的基材通常通过添加聚合物材料来强化。然而，这样的聚合物材料通常赋予所述纤维素材料以不期望的特性，例如对水蒸气、水和/或溶剂的敏感性降低。此外，用聚合物材料处理过的材料通常会导致产品过硬和/或易碎。另外，生产具有提高的强度的基于聚合物的纤维(例如高性能纤维)的成本可能过高，使得此类纤维成本高昂。

技术实现思路

[0005]本公开涉及纤维素纤维强化。一方面，一种加工纤维素纤维的方法包括：将纤维素材料和糖二酸合并在第一溶剂中，以产生包含0.1
‑
10重量％的糖二酸的第一混合物；搅拌所述第一混合物，从而溶解所述纤维素材料并产生第一溶液；将所述第一溶液纺丝以产生纤维素纤维溶液；将所述纤维素纤维溶液挤出到包含第二溶剂的第一浴槽中，以提供初生纤维；以及将所述初生纤维热拉伸通过包含油的第二浴槽，以产生再生纤维。
[0006]在某些实施方式中，所述糖二酸是葡萄糖二酸。
[0007]在某些实施方式中，所述纤维素纤维以重量/体积计约60％至约99.9％的浓度存在于所述第一混合物中。r/>[0008]在某些实施方式中，所述第一溶剂是非质子溶剂、离子有机水合物或水性溶剂。在某些情况下，所述第一溶剂包含卤化锂。在某些情况下，所述第一溶剂包含抗氧化剂例如没食子酸酯。
[0009]在某些实施方式中，所述第二溶剂包含甲醇、丙酮、异丙醇、水或其组合。
[0010]在某些实施方式中，所述纤维素材料是活化纤维素粉。在某些情况下，所述活化纤维素粉源自于棉花废料或农业废弃物。
[0011]在某些实施方式中，所述方法还包括在将中和的纤维素溶液挤出之前向所述中和的纤维素溶液添加一种或多种添加剂。在各种不同实施方式中，所述一种或多种添加剂可能包括防水剂、着色剂、UV稳定剂、UV吸收剂、UV阻断剂、抗氧化剂、稳定剂、阻燃剂及其组合。
[0012]在某些实施方式中，所述方法还包括将所述初生纤维老化以提供老化的初生纤维，其中对所述老化的初生纤维进行拉伸。
[0013]在某些实施方式中，所述方法还包括通过包括下述步骤的方法来产生所述纤维素材料：碾磨纤维素起始原料以产生纤维素细粉；将所述纤维素细粉在氢氧化钠水溶液中进行丝光处理；用酸中和所述丝光处理的溶液；添加氢氧化钠，然后升高所述得到的溶液的温度，随后冷却到室温并离心所述冷却的溶液。
[0014]在某些实施方式中，本公开的主题内容涉及通过本公开的方法生产的再生纤维素纤维。
[0015]在某些实施方式中，所述再生纤维素纤维具有约10
‑
50μm的平均直径。
[0016]在某些实施方式中，所述再生纤维素纤维具有高于约5克/旦尼尔的韧度。
[0017]在某些实施方式中，所述再生纤维素纤维具有高于约250克/旦尼尔的比模量。
[0018]在某些实施方式中，所述再生纤维素纤维具有高于约500MPa的抗拉强度。
[0019]在某些实施方式中，所述再生纤维素纤维具有低于约15旦尼尔的线密度。
[0020]在某些实施方式中，所述再生纤维素纤维被熔喷、纺粘或初纺。
[0021]在某些实施方式中，本公开的主题内容涉及包含本公开的纤维的纤维制品。
[0022]在某些实施方式中，所述纤维制品选自纱线、织物、熔喷纤网、纺粘纤网、初纺纤网、热粘合纤网、水刺纤网、无纺织物或其组合。
[0023]为了获得根据本公开所述的某些益处，并不特别要求与纤维素纤维加工有关的材料、技术或方法包括本文中描述的所有细节。因此，本文中描述的具体实例意在作为所描述的技术的示例性应用，并且替代方案是可能的。
附图说明
[0024]本专利或申请文件包含至少一幅彩色附图。本专利或专利申请公开的带有彩色附图的副本，将在提出请求并支付必要的费用后由专利局提供。
[0025]图1示出了用于加工纤维素纤维的示例性方法。
[0026]图2示出了挤出、老化和拉伸纤维素纤维的示例性系统的示意图。
[0027]图3A和图3B是通过共聚焦显微术获得的在存在和不存在葡萄糖二酸的情况下制备的纤维的图像。
[0028]图4A和图4B是说明了磨碎的棉花样品在不存在和存在葡萄糖二酸情况下的溶解的图像。
[0029]图5是示出了进行和不进行酸处理并在丝光处理后进行干燥的磨碎的棉花样品的溶解的照片。
[0030]图6是描绘了在丝光预处理之前和之后的磨碎的棉花样品的曲线图。
[0031]图7A是根据本公开的主题内容的某些实施方式生产的4
‑
丝纱线的照片。
[0032]图7B是来自于图7A的4
‑
丝纱线的纤维横截面的共聚焦显微照片。
[0033]图8A示出了干态条件样品的拉伸试验数据，图8B示出了湿态条件样品的拉伸试验数据。
[0034]图9是用于环试验的示例性纤维的照片。
[0035]详细描述
[0036]本公开涉及强化再生纤维素纤维的干和湿韧度。更具体来说，本文公开的方法通过添加糖二酸例如(但不限于)葡萄糖二酸或半乳糖二酸来强化纤维素纤维。在某些情况
Synthesis，第3版，Cambridge University Press,Cambridge,1987)中，每个所述文献的全部内容通过参考并入本文。
[0045]II.可用于示例性方法和系统的示例性材料
[0046]各种不同类型的纤维素纤维可用于本文中公开的示例性方法和系统。可用于示例性方法和系统的这些和其他材料在下文中讨论。
[0047]A.纤维素纤维
[0048]纤维素纤维是采用溶剂纤维纺丝工艺从浆粕(例如木浆)制成的纤维类型。可以使用任何所需的浆粕，例如(但不限于)硬木浆粕、软木浆粕、棉短绒、甘蔗渣、大麻、亚麻、竹、洋麻、草、稻草、亚麻籽、黄麻、苎麻、韧皮、剑麻和/或具有纤维韧皮部的任何其他植物。适合的硬木浆粕可以选自金合欢、桤木、桦木、石梓、胶树、枫木、橡木、桉木、杨木、山毛榉、白杨木等中的一者或多者。适合的软木浆粕可以选自南方松、白松、加勒比松、西部铁杉、云杉、花旗松等中的一者或多者。
[0049]再生纤维素纤维是通过从包含溶解的纤维素纤维的溶液再生(例如恢复为固体形式)制备的纤维。如在下文中更详细阐述的，本公开的方法包括将所述纤维素材料溶解在溶剂中(纺丝液)，并将所得到的溶液纺成纤维。已发现在所述纺丝液中添加糖二酸(例如葡萄糖二酸)会强化所得到的再生纤维。
[0050]B.含有糖二酸的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种加工纤维素纤维的方法，所述方法包括：将纤维素材料和糖二酸合并在第一溶剂中，以产生包含0.1
‑
10重量％的糖二酸的第一混合物；搅拌所述第一混合物，从而溶解所述纤维素材料并产生第一溶液；将所述第一溶液纺丝以产生纤维素纤维溶液；将所述纤维素纤维溶液挤出到包含第二溶剂的第一浴槽中，以提供初生纤维；和将所述初生纤维热拉伸通过包含油的第二浴槽，以产生再生纤维。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述糖二酸是葡萄糖二酸。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述纤维素材料以重量/体积计约60％至约99.9％的浓度存在于所述第一混合物中。4.根据权利要求1
‑
3中的任一项所述的方法，其中所述第一溶剂包含氢氧化钠、尿素、N
‑
甲基吗啉
‑
N
‑
氧化物(NMMO)水合物、二甲基乙酰胺(DMAc)、N
‑
甲基甲酰胺(NMF)、氯化锂(LiCl)、溴化锂(LiBr)、氟化锂(LiF)、二甲基亚砜(DMSO)、二甲基甲酰胺(DMF)、1
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮(NMP)、甲基
‑
吡咯烷酮类、N
‑
甲基吗啉
‑
N
‑
氧化物(NMO)、甲氧基乙酸二烯丙基咪唑鎓([A2im][CH3OCH2COO])、吡啶鎓和咪唑鎓或其组合。5.根据权利要求1
‑
4中的任一项所述的方法，其中所述第一溶剂包含二甲基乙酰胺(DMAc)和氯化锂，所述氯化锂以重量/体积计3％至9％存在于所述溶剂中。6.根据权利要求1
‑
5中的任一项所述的方法，其中所述第二溶剂包含甲醇、丙酮、异丙醇、水或其组合。7.根据权利要求1
‑
6中的任一项所述的方法，其中所述纤维素材料是活化纤维素粉。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述活化纤维素粉源自于棉花废料或农...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里卡，
申请(专利权)人：北卡罗来纳州大学，
类型：发明
国别省市：