本发明专利技术公开了一种以高沸点酰胺为溶剂制备交联醋酸纤维素纤维的方法，其特点是将取代度为2?~?2.7，聚合度为200?~?600的醋酸纤维素片21?~?44.5重量份，多元羧酸0.5?~?2重量份，添加剂0?~?2重量份和高沸点酰胺55?~?75重量份，加入带有搅拌器、温度计的溶解釜中，于温度70?~?100℃，搅拌溶解6?~?12h；形成均匀稳定的纺丝原液，脱泡后恒温至70?~?130℃；通过计量泵，由直径为0.08～0.3mm、温度为70～130℃的喷丝孔挤出，细流进入温度为130～230℃的热甬道，脱除溶剂并发生交联反应，再以速度为200～400m/min卷绕得到交联醋酸纤维素纤维。本发明专利技术解决了以丙酮为溶剂所存在的问题，提高了纤维的力学性能，该纤维用作香烟过滤材料、高档纺织材料和医用材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。属于高技术纤维的制备
相关背景醋酸纤维素(cellulose acetate, CA)是由纤维素经乙酰化和部分水解后，得到的取代度为2 2. 5之间的产物，可溶于浓盐酸、丙酮、N, N- 二甲基甲酰胺以及N，N- 二甲基乙酰胺等有机溶剂中，是纤维素衍生物中应用较为广泛的一种。醋酸纤维素纤维具有吸湿、吸附性好等特点，是一种精密的过滤材料，主要用于制作香烟过滤嘴。而且醋酸纤维素长丝是化学纤维中最酷似蚕丝，光泽优雅、染色鲜艳、染色 牢度强、手感柔软滑爽、质地轻，具有优良的自然品质感穿着舒适；回潮率低、弹性好、不易起皱，具有很好的悬垂性、尺寸稳定性，无需水洗定形；其织物具有适度吸湿性、速干性、稳定的抗起球性、抗静电性，易洗涤，可耐高温熨烫和低温打褶，作为蚕丝的替代品，主要用于高档服饰的里料。醋酸纤维素纤维是优良的纺织原料，可与涤纶、锦纶、维纶以及蚕丝等复合纺织各类时装、礼服、高档运动服的面料，市场前景良好。醋酸纤维素纤维的生产方法有干法、二步湿法以及一步湿法三种纺丝技术，但因湿法纺丝缺点较多，国内外主要醋酸纤维素纤维生产企业都通过以丙酮为溶剂的干法纺丝技术进行生产。采用丙酮作为溶剂，其闪点较高(_20°C)，与空气可形成爆炸性混合物(丙酮蒸气在空气中的爆炸极限为52g/m3)，遇明火、高热极易燃烧爆炸，其蒸气比空气重，能在较低处扩散至相当远的地方，遇火源极度易燃，使用时具有较大的危险性；丙酮的沸点仅为56°C，常温下也极具挥发性，因此在干法纺丝过程中，其回收过程复杂，回收利用率较低；而且长期接触丙酮对人体有很大伤害。同时，为了提高在丙酮中的溶解性以及在纺丝过程中原液的流动性，醋酸纤维素的聚合度通常较低，一般控制在200-400，因此得到的醋酸纤维素纤维力学性能相对较差，干强仅为1.06 - 1.23 cN/dtex，极大地限制了其应用领域。中国专利CN102251302A公开了一种醋酸纤维素纤维的制备方法，将醋酸纤维素在离子液体中溶解，形成均一稳定的纺丝原液，再将原液进行干喷湿纺，得到醋酸纤维素纤维，其拉伸断裂强度彡1.5cN/dtex。中国专利102453970A公开了一种低醋酯化纤维素纤维及其制备方法，该专利涉及的纤维素的羟基被部分醋酸酯基取代，取代度在O. 01 O. 5，纤维断裂强度>2. OcN/dtex，断裂伸长率为6% 30%，线密度<3. 5dtex，该纤维具有强度好、手感顺滑、光泽柔和以及染色性能优良的特点，应用面更广。该专利技术以咪唑型离子液体为溶剂，以普通有机溶剂为助溶剂，进行湿法或干湿法纺丝制备低醋酯化纤维素初生纤维，通过浴内牵伸、浴外牵伸、松弛、洗涤以及干燥工序，得到低酯化纤维素纤维。醋酸纤维素纤维的力学性能得到了一定程度的提高。以上采用的甲基咪唑型离子液体，价格昂贵，并未规模化生产；干喷湿纺相对干法纺丝，流程长、生产效率低，环境污染较为严重。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足而提供，其特点是解决丙酮作为干法纺丝溶剂所存在的危险性高、回收利用率低以及对人体危害性较大的问题；采用高沸点酰胺为溶剂，将醋酸纤维素、多元羧酸以及添加剂混合制备均匀稳定的纺丝原液，通过干法纺丝，多元羧酸与醋酸纤维素在甬道中发生成酯交联反应，制得力学性能较好的交联醋酸纤维素纤维。本专利技术的目的由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外均为质量份数。以高沸点酰胺溶剂制备交联醋酸纤维素纤维的方法包含以下步骤( I)醋酸纤维素纺丝原液的制备 按重量份数计，将取代度为2 2. 7，聚合度为200 600的醋酸纤维素片21 44. 5份，多元羧酸O. 5 2份，添加剂O 2份和高沸点酰胺55 75份，加入带有搅拌器、温度计和回流冷凝器的溶解釜中，于温度为70 100°C，搅拌溶解为6 12h，形成均匀稳定的纺丝原液；(2)纺丝原液的干法纺丝将步骤(I)中的纺丝原液注入纺丝料筒，采用加热脱泡、真空脱泡或真空加热脱泡后恒温至70 130°C ;然后通过计量泵计量、过滤后由喷丝孔直径为O. 08 O. 3mm、温度为70 130°C的喷丝板挤出，纺丝细流进入长度为4 8米的热甬道，其中甬道上部温度为130 170°C，甬道中部温度为170 190°C，甬道下部温度为190 230°C ;脱除高沸点溶齐U，并在甬道内发生交联反应后，经上油、集束、卷绕工序得到交联醋酸纤维素纤维长丝；或经上油、卷曲、切断、打包工序得到交联醋酸纤维素短纤维；卷绕速度为200 400m/min，喷丝头拉伸倍率为4 10倍；高沸点溶剂的回收率在98%以上。所述高沸点酰胺为N，N- 二甲基甲酰胺、N，N- 二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的至少一种；所述多元羧酸交联剂为1，2，3，4-丁烷四羧酸、2-羟基丙烷-1，2，3-三羧酸、1，2，3-丙烷三羧酸和聚顺丁烯二酸中的至少一种；所述添加剂为二氧化钛，1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯、四(3，5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯、双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯、3_(3，5- 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯、硫代二丙酸双十二烷酯、硫代二丙酸双十八醇酯、三(2，4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、双(2，4- 二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、N，N’ -双-(3-(3，5- 二叔丁基_4_羟基苯基)丙酰基)己二胺，2’_(2’_羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯苯并三唑和2-(2’_羟基-3’，5’ - 二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑中的至少一种。本专利技术的交联醋酸纤维素纤维用作香烟过滤材料、高档纺织材料和医用材料。结构表征与性能测试本专利技术长丝和短纤的线密度分别按照国标GB/T 14343-2008《长丝线密度试验方法》、GB/T 14335-2008《短纤维线密度试验方法》测定；力学性能分别按照国标GB/T14344-2008《长丝拉伸性能试验方法》、GB/T14337-2008《短纤维拉伸性能试验方法》测定。结果表明交联醋酸纤维素长丝的单丝线密度为2 lOdtex，断裂强度为2. 5 3.5 cN/dtex，断裂伸长率为109^30%;交联醋酸纤维素短纤维的单丝线密度为2. 5 15dtex,断裂强度为2. O 3. O cN/dtex,断裂伸长率为15% 50%。本专利技术具有如下优点1、与丙酮作溶剂相比，采用高沸点酰胺为溶剂，溶解二醋酸纤维素的聚合度更高，制备的纺丝原液的浓度更加容易控制，原液更加均匀稳定；2、采用高沸点酰胺为溶剂，有效避免丙酮闪点低、易燃烧及爆炸所带来的安全隐患；3、高沸点酰胺为溶剂毒性低，降低生产过程中对人体的危害；4、高沸点酰胺为溶剂沸点高、挥发性低，回收方法简单，回收利用率高达98%以上；5、采用多元羧酸交联醋酸纤维素，纤维力学性能得到明显提高；6、交联反应发生在甬道中，因此在原液中加入交联剂后，不会影响原液的可纺7、在热甬道中边脱除溶剂边进行交联反应，利于醋酸纤维素大分子链的取向排列，得到的纤维拉伸强度更高；8、采用现有干法纺丝技术及设备，操作简单、工艺成熟，成本较低。具体实施例方式下面通过实施例对本专利技术进行具体的描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本专利技术进行进一步本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种以高沸点酰胺为溶剂制备交联醋酸纤维素纤维的方法，其特征在于该方法包含以下步骤：（1）醋酸纤维素纺丝原液的制备按重量份数计，将取代度为2?~?2.7，聚合度为200?~?600的醋酸纤维素片21?~?44.5份，多元羧酸0.5?~?2份，添加剂0?~?2份和高沸点酰胺55?~?75份，加入带有搅拌器、温度计和回流冷凝器的溶解釜中，于温度为70?~?100℃，搅拌溶解为6?~?12h，形成均匀稳定的纺丝原液；（2）纺丝原液的干法纺丝将步骤（1）中的纺丝原液注入纺丝料筒，采用加热脱泡、真空脱泡或真空加热脱泡后恒温至70?~?130℃，然后通过计量泵计量、过滤后，由喷丝孔直径为0.08～0.3mm、温度为70～130℃的喷丝板挤出，纺丝细流进入长度为4～8米的热甬道，其中甬道上部温度为130～170℃，甬道中部温度为170～190℃，甬道下部温度为190～230℃，脱除高沸点溶剂，并在甬道内发生交联反应后，经上油、集束、卷绕工序得到交联醋酸纤维素纤维长丝；或经上油、卷曲、切断、打包工序得到交联醋酸纤维素短纤维，卷绕速度为200～400m/min，喷丝头拉伸倍率为4～10倍，高沸点溶剂的回收率在98%以上。...
【技术特征摘要】
1.一种以高沸点酰胺为溶剂制备交联醋酸纤维素纤维的方法，其特征在于该方法包含以下步骤(1)醋酸纤维素纺丝原液的制备按重量份数计，将取代度为2 2. 7，聚合度为200 600的醋酸纤维素片21 44.5 份，多元羧酸O. 5 2份，添加剂O 2份和高沸点酰胺55 75份，加入带有搅拌器、温度计和回流冷凝器的溶解釜中，于温度为70 100°C，搅拌溶解为6 12h，形成均匀稳定的纺丝原液；(2)纺丝原液的干法纺丝将步骤(I)中的纺丝原液注入纺丝料筒，采用加热脱泡、真空脱泡或真空加热脱泡后恒温至70 130°C，然后通过计量泵计量、过滤后，由喷丝孔直径为O. 08 O. 3mm、温度为 70 130°C的喷丝板挤出，纺丝细流进入长度为4 8米的热甬道，其中甬道上部温度为 130 170°C，甬道中部温度为170 190°C，甬道下部温度为190 230°C，脱除高沸点溶剂，并在甬道内发生交联反应后，经上油、集束、卷绕工序得到交联醋酸纤维素纤维长丝；或经上油、卷曲、切断、打包工序得到交联醋酸纤维素短纤维，卷绕速度为200 400m/min，喷丝头拉伸倍率为4 10倍，高沸点溶剂的回收率在98%以上。2.如权利要求1所述以高沸点酰胺为溶剂制备交联醋酸纤维素纤维的方法，其特征在于高沸点酰胺为N，N-二甲基甲酰胺...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏清，姜猛进，徐建军，叶光斗，王建铨，李昭，晏明，彭华金，游彦，刘晓惠，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
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