專(zhuān)利名稱(chēng)：一種二醋酸纖維素纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種二醋酸纖維素纖維的制備方法，特別是涉及一種以離子液體為溶劑進(jìn)行干噴濕紡的二醋酸纖維素纖維的制備方法。
背景技術(shù)：
二醋酸纖維素(CDA)是指由纖維素進(jìn)行乙酰化后的得到的三醋酸纖維素(CTA)， 再經(jīng)過(guò)部分皂化水解后，得到的取代度通常為2 2. 5之間的產(chǎn)物。它是纖維素衍生物中使用較早，應(yīng)用較為廣泛的一種。二醋酸纖維素纖維是由二醋酸纖維素經(jīng)過(guò)溶解、紡絲得到的纖維，具有吸濕、吸附性好等特點(diǎn)，是一種精密過(guò)濾材料，主要用于制作香煙濾嘴。紡織用的二醋酸纖維素長(zhǎng)絲在化學(xué)纖維中與真絲最為接近，光澤優(yōu)雅，染色鮮艷，染色色牢度強(qiáng)，手感柔軟，質(zhì)地輕，回潮率低，彈性好，不易起皺，具有很好的懸垂性，尺寸穩(wěn)定性，其織物具有適度吸濕性，速干性。 而且具有穩(wěn)定的抗起球性，抗靜電性，污漬易脫落，易洗滌，可用于高檔服飾的里料，受到消費(fèi)者的青睞。二醋酸纖維素長(zhǎng)絲可以與維綸，滌綸，經(jīng)綸以及真絲等復(fù)合制成復(fù)合絲，應(yīng)用于各類(lèi)男女時(shí)裝、禮服、高檔運(yùn)動(dòng)服以及西服面料。二醋酸纖維素長(zhǎng)絲是優(yōu)良的紡織原料， 市場(chǎng)前景很好。二醋酸纖維素纖維主要通過(guò)干法紡絲技術(shù)生產(chǎn)，溶劑為丙酮。目前，國(guó)內(nèi)南通醋纖公司、珠海醋纖公司、昆明醋纖公司以及西安惠大公司生產(chǎn)二醋酸纖維素纖維，用于香煙濾嘴。國(guó)外除了香煙過(guò)濾嘴用二醋酸纖維素絲束外，有多種規(guī)格的二醋酸纖維素長(zhǎng)絲投放市場(chǎng)，如意大利Novaceta公司84dtex/23f、167dtex/38f防霉菌醋酯“Silfresh”，美國(guó) Eastman公司“Chromspun”紡前著色醋酯長(zhǎng)絲系列，產(chǎn)品規(guī)格84dtex/19f、330dtex/76f，其中“ChromspimTFAJ”用于噴氣織機(jī)，其他如細(xì)旦醋酯長(zhǎng)絲紗、單絲細(xì)旦的醋酯長(zhǎng)絲以及交染效應(yīng)醋酯長(zhǎng)絲也已進(jìn)入市場(chǎng)。在《醋纖長(zhǎng)絲產(chǎn)品性能、生產(chǎn)技術(shù)及市場(chǎng)前景》(《國(guó)際紡織導(dǎo)報(bào)》2002年Sl期)中報(bào)道干法紡絲生產(chǎn)的二醋酸纖維素長(zhǎng)絲干強(qiáng)約為1. 06 1. 23cN/
dtexo目前制備二醋酸纖維素使用的溶劑丙酮具有很強(qiáng)的揮發(fā)性，閃點(diǎn)低(零下20°C )， 在56°C下即到沸點(diǎn)，使用時(shí)具有一定危險(xiǎn)性，對(duì)設(shè)備的密封性和耐壓性要求較高。而且長(zhǎng)期接觸丙酮對(duì)人體有很大傷害，生產(chǎn)環(huán)境較差。Birgit Kosan 禾口 Thomas Heinze 等人(Preparation and Subsequent Shaping of Cellulose Acetates Using Ionic Liquids. Macromolecular Materials and Engineering, 2010 (295) :676-681))公布了一種在離子液體([BMIM]C1)中溶解纖維素并且對(duì)其乙?；?，進(jìn)而紡絲成型獲得纖維的方法。在其報(bào)道的方法中，通過(guò)改變乙酸酐和單位脫水葡萄糖的摩爾配比來(lái)控制乙?；潭?，獲得取代度不同的醋酸纖維素。獲得纖維拉伸強(qiáng)度隨著乙?；潭鹊脑黾佣鴾p小，文獻(xiàn)中所報(bào)道乙酰化程度最高時(shí)取代度為1. 4，相應(yīng)纖維的拉伸強(qiáng)度為1. 68cN/dteX。上述技術(shù)制備二醋酸纖維素纖維存在的不足之處主要是纖維強(qiáng)度偏低，市場(chǎng)應(yīng)用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的的技術(shù)問(wèn)題是提供一種二醋酸纖維素纖維的制備方法，特別是提供一種以離子液體為溶劑進(jìn)行干噴濕紡制備二醋酸纖維素的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)在二醋酸纖維素干法紡絲過(guò)程中所存在的纖維拉伸強(qiáng)度低、力學(xué)性能不好以及在以離子液體為溶劑制備醋酸纖維素纖維中取代度不高、所得纖維強(qiáng)度較低等問(wèn)題。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明使用的技術(shù)方案是一種二醋酸纖維素纖維的制備方法，是以離子液體為溶劑制備二醋酸纖維素纖維的方法，包括以下步驟(1)將二醋酸纖維素在離子液體中溶解，形成均一穩(wěn)定的紡絲原液；所述的二醋酸纖維素與所述的離子液體的質(zhì)量比為1 2 20 ；所述溶解的溫度為70 130°C ；(2)將紡絲原液進(jìn)行干噴濕紡，得到所述的二醋酸纖維素纖維，單絲纖度1. 5 5. Odtex,拉伸強(qiáng)度彡1. 5cN/dtex ；所述干噴濕紡的紡絲溫度70 130°C ；所述干噴濕紡的凝固浴溫度為0 70°C ； 所述干噴濕紡有兩道水洗，第一道水洗的溫度為20 100°C，第二道水洗的溫度為30 IOO0C ；紡絲原液從出噴絲板直到進(jìn)入凝固水浴在空氣中的距離為10 80mm ；紡絲速度 10 150m/min，牽伸倍率2 15倍。噴絲孔直徑為0. 08 0. 2mm ；其中，所述的二醋酸纖維素分子式為KH7O2 (COOCH3)x (OH)3Jn，其中η = 200 600，χ 為取代度，χ = 2 2. 5 ；所述的離子液體為甲基咪唑型離子液體，為1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽、1-丁基-3-甲基咪唑溴鹽、1-烯丙基-3-甲基咪唑溴鹽、1-乙基-3甲基咪唑醋酸鹽、1-乙基-3 甲基咪唑甲酸鹽或1-乙基-3甲基咪唑亞磷酸甲酯鹽。作為優(yōu)選的技術(shù)方案所述的二醋酸纖維素纖維的拉伸強(qiáng)度為1. 5 3. 5cN/dteX。有益效果(1) 二醋酯纖維素?zé)o需經(jīng)過(guò)如丙酮、DMAc, DMF等對(duì)人體有害的有機(jī)溶劑溶解，離子液體無(wú)毒，不揮發(fā)，避免了對(duì)環(huán)境的污染，有利于改善生產(chǎn)環(huán)境。(2)與Birgit Kosan和Thomas Heinze等人公布的方法相比，本方法采用離子液體直接溶解二醋酸纖維素片，二者可以很好溶解在一起，溶解效果比在纖維素/離子液體體系中加入乙酸酐或乙酰氯乙?；映浞?，溶解濃度上限顯著提高。此外本方法制備工藝簡(jiǎn)單，工藝參數(shù)選擇較為靈活，所得纖維的拉伸強(qiáng)度有明顯提高。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。實(shí)施例1(1)將取代度為2. 5，聚合度為600的二醋酸纖維素，在1_ 丁基_3_甲基咪唑氯鹽中溶解，形成均一穩(wěn)定的紡絲原液；所述的二醋酸纖維素與所述的離子液體的質(zhì)量比為 1:2;所述溶解的溫度為130°C ；(2)將紡絲原液進(jìn)行干噴濕紡，得到所述的二醋酸纖維素纖維，單絲纖度 1. 5dtex，斷裂強(qiáng)度為2. 5cN/dtex ；所述干噴濕紡的紡絲溫度105°C ；所述干噴濕紡的凝固浴溫度為10°C ；所述干噴濕紡有兩道水洗，第一道水洗的溫度為65°C，第二道水洗的溫度為100°C;紡絲原液從出噴絲板直到進(jìn)入凝固水浴在空氣中的距離為80mm ；紡絲速度150m/ min，牽伸倍率15倍。實(shí)施例2(1)將取代度為2，聚合度為200的二醋酸纖維素，在1-丁基-3-甲基咪唑溴鹽中溶解，形成均一穩(wěn)定的紡絲原液；所述的二醋酸纖維素與所述的離子液體的質(zhì)量比為 1 20 ；所述溶解的溫度為70°C ；(2)將紡絲原液進(jìn)行干噴濕紡，得到所述的二醋酸纖維素纖維，單絲纖度 3. Odtex，斷裂強(qiáng)度為1. 5cN/dtex ；所述干噴濕紡的紡絲溫度70°C ；所述干噴濕紡的凝固浴溫度為0°c ；所述干噴濕紡有兩道水洗拉伸，第一道水洗拉伸的溫度為50°C，第二道水洗的溫度為90°C ；紡絲原液從出噴絲板直到進(jìn)入凝固水浴在空氣中的距離為IOmm;紡絲速度 10m/min，牽伸倍率2倍。實(shí)施例3(1)將取代度為2. 35，聚合度為300的二醋酸纖維素，在離子液體1_乙基_3甲基咪唑醋酸鹽中溶解，形成均一穩(wěn)定的紡絲原液；所述的二醋酸纖維素與所述的離子液體的質(zhì)量比為1 9 ；所述溶解的溫度為90°C ；(2)將紡絲原液進(jìn)行干噴濕紡，得到所述的二醋酸纖維素纖維，單絲纖度 5. Odtex，拉伸強(qiáng)度為2. OcN/dtex ；所述干噴濕紡的紡絲溫度90°C ；所述干噴濕紡的凝固浴為去離子水，溫度為5°C ；所述干噴濕紡有兩道水洗拉伸，第一道水洗拉伸的溫度為80°C， 第二道水洗拉伸的溫度為95°C ；紡絲溶液從出噴絲板直到進(jìn)入凝固水浴在空氣中的距離為 50mm ；紡絲速度50m/min，牽伸倍率10倍。實(shí)施例4(1)將取代度為2. 4，聚合度為300的二醋酸纖維素，在1_乙基_3甲基咪唑甲酸鹽中溶解，形成均一穩(wěn)定的紡絲原液；所述的二醋酸纖維素與所述的離子液體的質(zhì)量比為 1 8 ；所述溶解的溫度為100°C ；(2)將紡絲原液在一定溫度和真空條件下靜置脫泡；溫度為100°C ；真空條件是指真空度為0. 08MPa ；脫泡的時(shí)間為4小時(shí)；(3)將紡絲原液進(jìn)行干噴濕紡，得到所述的二醋酸纖維素纖維，單絲纖度 3. 8dtex，拉伸強(qiáng)度為2. lcN/dtex ；所述干噴濕紡的紡絲溫度100°C ；所述干噴濕紡的凝固浴溫度為9°C ；所述干噴濕紡有兩道水洗拉伸，第一道水洗拉伸的溫度為70°C，第二道水洗拉伸的溫度為98°C ；紡絲原液從出噴絲板直到進(jìn)入凝固水浴在空氣中的距離為50mm ；紡絲速度lOOm/min，牽伸倍率10倍。實(shí)施例5(1)將取代度為2. 3，聚合度為400的二醋酸纖維素，在1_烯丙基_3_甲基咪唑溴鹽中溶解，形成均一穩(wěn)定的紡絲原液；所述的二醋酸纖維素與所述的離子液體的質(zhì)量比為 1 7 ；所述溶解的溫度為80°C ；(2)將紡絲原液進(jìn)行干噴濕紡，得到所述的二醋酸纖維素纖維，單絲纖度 4. Odtex，拉伸強(qiáng)度為3. 5cN/dtex ；所述干噴濕紡的紡絲溫度90°C ；所述干噴濕紡的凝固浴溫度為10°C;所述干噴濕紡有兩道水洗拉伸，第一道水洗拉伸的溫度為80°C，第二道水洗拉伸的溫度為100°C ；紡絲原液從出噴絲板直到進(jìn)入凝固水浴在空氣中的距離為20mm ；紡絲速度80m/min，牽伸倍率8倍。實(shí)施例6(1)將取代度為2. 36，聚合度為300的二醋酸纖維素，在1_烯丙基_3_甲基咪唑溴鹽中溶解，形成均一穩(wěn)定的紡絲原液；所述的二醋酸纖維素與所述的離子液體的質(zhì)量比為1 6 ；所述溶解的溫度為110°C ；(2)將紡絲原液進(jìn)行干噴濕紡，得到所述的二醋酸纖維素纖維，單絲纖度 3. 5dtex，拉伸強(qiáng)度為4. OcN/dtex ；所述干噴濕紡的紡絲溫度110°C ；所述干噴濕紡的凝固浴溫度為15°C ；所述干噴濕紡有兩道水洗拉伸，第一道水洗的溫度為60°C，第二道水洗的溫度為90°C ；高分子溶液從出噴絲板直到進(jìn)入凝固水浴在空氣中的距離為30mm ；紡絲速度 40m/min,牽伸倍率4倍。。實(shí)施例7(1)將取代度為2. 3，聚合度為600的二醋酸纖維素，在1_乙基_3甲基咪唑亞磷酸甲酯鹽中溶解，形成均一穩(wěn)定的紡絲原液；所述的二醋酸纖維素與所述的離子液體的質(zhì)量比為1 5 ；所述溶解的溫度為115°C ；(2)將紡絲原液進(jìn)行干噴濕紡，得到所述的二醋酸纖維素纖維，單絲纖度
2.Odtex，拉伸強(qiáng)度為1. 8cN/dtex ；所述干噴濕紡的紡絲溫度115°C ；所述干噴濕紡的凝固浴溫度為5°C ；所述干噴濕紡有兩道水洗拉伸，第一道水洗的溫度為50°C，第二道水洗的溫度為96V ；高分子溶液從出噴絲板直到進(jìn)入凝固水浴在空氣中的距離為40mm;紡絲速度 60m/min，牽伸倍率12倍。實(shí)施例8(1)將取代度為2. 47，聚合度為500的二醋酸纖維素，在1_乙基_3甲基咪唑亞磷酸甲酯鹽中溶解，形成均一穩(wěn)定的紡絲原液；所述的二醋酸纖維素與所述的離子液體的質(zhì)量比為1 4 ；所述溶解的溫度為95°C ；(2)將紡絲原液進(jìn)行干噴濕紡，得到所述的二醋酸纖維素纖維，單絲纖度
3.Odtex，拉伸強(qiáng)度為3. OcN/dtex ；所述干噴濕紡的紡絲溫度95°C ；所述干噴濕紡的凝固浴溫度為7。C ；所述干噴濕紡有兩道水洗拉伸，第一道水洗拉伸的溫度為60°C，第二道水洗拉伸的溫度為97。C ；紡絲原液從出噴絲板直到進(jìn)入凝固水浴在空氣中的距離為20mm ；紡絲速度120m/min，牽伸倍率12倍。
權(quán)利要求
1.一種二醋酸纖維素纖維的制備方法，其特征是包括以下步驟(1)將二醋酸纖維素在離子液體中溶解，形成均一穩(wěn)定的紡絲原液；所述的二醋酸纖維素與所述的離子液體的質(zhì)量比為1 2 20;所述溶解的溫度為70 130°C ；(2)將紡絲原液進(jìn)行干噴濕紡，得到所述的二醋酸纖維素纖維，單絲纖度1.5 5. Odtex，拉伸斷裂強(qiáng)度彡1. 5cN/dtex ；所述干噴濕紡的紡絲溫度70 130°C ；紡絲原液從出噴絲板直到進(jìn)入凝固水浴在空氣中的距離為10 80mm ；紡絲速度10 150m/min，牽伸倍率2 15倍。其中，所述的二醋酸纖維素分子式為[C6H7O2 (COOCH3)x (OH)3Jn，其中η = 200 600，χ為取代度，χ = 2 2. 5 ；所述的離子液體為甲基咪唑型離子液體，為1- 丁基-3-甲基咪唑氯鹽、1- 丁基-3-甲基咪唑溴鹽、1-烯丙基-3-甲基咪唑溴鹽、1-乙基-3甲基咪唑醋酸鹽、1-乙基-3甲基咪唑甲酸鹽或1-乙基-3甲基咪唑亞磷酸甲酯鹽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二醋酸纖維素纖維的制備方法，其特征在于，所述的二醋酸纖維素纖維的拉伸斷裂強(qiáng)度為1. 5 3. 5cN/dteX。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種二醋酸纖維素纖維的制備方法，特別是涉及一種以離子液體為溶劑進(jìn)行干噴濕紡的二醋酸纖維素纖維的制備方法，包括以下步驟(1)將二醋酸纖維素在離子液體中溶解，形成均一穩(wěn)定的紡絲原液；(2)將紡絲原液進(jìn)行干噴濕紡，得到所述的二醋酸纖維素纖維。本發(fā)明的一種二醋酸纖維素纖維的制備方法解決了現(xiàn)有技術(shù)在二醋酸纖維素干法紡絲過(guò)程中所存在的纖維拉伸強(qiáng)度低、力學(xué)性能不好以及在以離子液體為溶劑制備醋酸纖維素纖維取代度不高、所得纖維強(qiáng)度較低等問(wèn)題。
文檔編號(hào)D01F2/28GK102251302SQ201110142220
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月28日
發(fā)明者張玉梅, 杜駿, 王華平, 王寶春, 王銳, 蔣冠森, 陳珣 申請(qǐng)人:東華大學(xué)