專利名稱：具有復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)的纖維素材料的制作方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種具有類似于粘膠人造絲纖維的特性的新型人造絲纖維，除制造成本經(jīng)濟(jì)外，其還適合在衣料中使用。另外，本發(fā)明也涉及一種制造這種人造絲纖維的方法。在本發(fā)明中，使用的術(shù)語“人造絲纖維”定義為由不超過15％的羥基被取代的β-D-吡喃型葡萄糖(以下簡稱“纖維素”)的聚合物制成的纖維。
2.現(xiàn)有技術(shù)描述人造絲纖維被用于高質(zhì)量的衣料是由于其具有特色的光澤、比重和優(yōu)良的觸摸感覺。通常，粘膠人造絲(以下簡稱“人造絲”)纖維是通過在硫酸和硫酸鋅的水溶液中，將一種纖維素黃原酸鈉水溶液進(jìn)行紡絲而制造的，所述纖維素黃原酸鈉水溶液是通過使用二硫化碳(CS2)將纖維素溶解于苛性鈉溶液中制備的。但是，制造粘膠人造絲纖維是很困難的，例如，在生產(chǎn)粘膠人造絲纖維的過程中，會(huì)產(chǎn)生高毒性物質(zhì)，如二硫化碳。另外，因?yàn)樵趦?nèi)層和外層之間，甚至相同的纖絲之間往往也會(huì)存在色差，所以很難制造出單色的纖維產(chǎn)品。
從纖維素的N-甲基嗎啉-N-氧化物溶液中紡出的Lyocell(利沃賽)纖維，因?yàn)檫^度堅(jiān)硬、成本昂貴，所以直到最近酶促加工被成功開發(fā)，它才被加工成紡織品。Fortisan(福第纖)，一種由Celanese公司制造的高強(qiáng)度粘膠人造絲，是通過將纖維素乙酸酯拉伸并用堿將拉伸的纖維素乙酸酯皂化制備的。由于其強(qiáng)度高達(dá)7gf/de，伸長率低達(dá)8％，所以Fortisan廣泛地用于工業(yè)用纖維工業(yè)，包括輪胎簾線、傳送帶、消防軟管等。
用于由纖維素乙酸酯制備人造絲的方法可以參見Robert，W.Work的TEXTILE Research Journal，第XIX卷，第7期，381-393頁，1949年7月，其描述了Forthisan的制造方法，以及美國專利2053766，其公開了一種高強(qiáng)度人造絲(強(qiáng)度為2.5gf/de或更高)。根據(jù)所述參考文獻(xiàn)，紡出的乙酸酯纖維被拉伸并用堿進(jìn)行皂化，得到具有纖維素II晶體結(jié)構(gòu)的人造絲纖維，其強(qiáng)度高、伸長性差的性質(zhì)把所述人造絲纖維限定于工業(yè)用途。即使如此，由于成本太高，它們?nèi)詻]有得到生產(chǎn)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種簡易地生產(chǎn)這種人造絲纖維的方法。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供使用了這種人造絲纖維的衣料產(chǎn)品，包括機(jī)織、針織和無紡織物。
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方案，提供一種人造絲纖維，其具有纖維素II和IV的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)，通過將取代度至少2.0的纖維素纖維素醋酯纖維的乙酰基總數(shù)的至少75％皂化為羥基而進(jìn)行制備。
根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方案，提供一種制備人造絲纖維的方法，包括在相同或不同的浴中單獨(dú)用強(qiáng)堿或用強(qiáng)堿和弱堿來處理纖維素纖維素醋酯纖維，以將纖維素醋酯纖維乙?；倲?shù)的至少75％皂化為羥基的步驟，所述纖維素醋酯纖維的取代度為2.0或更高，由此人造絲纖維具有纖維素II和IV的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方案，提供一種制備人造絲纖維的方法，包括在相同或不同的浴中單獨(dú)用強(qiáng)堿或用強(qiáng)堿和弱堿來處理只含有纖維素醋酯纖維或纖維素醋酯纖維與其它纖維相結(jié)合的纖維材料，以將纖維素醋酯纖維乙?；倲?shù)的至少75％皂化為羥基的步驟，所述纖維材料選自機(jī)織織物、針織物和無紡織物，其通過紡織、針織或點(diǎn)沖(niddlepunching)纖維素醋酯纖維自身或其與其它纖維的結(jié)合物而制備，所述纖維素醋酯纖維的取代度為2.0或更高，由此人造絲纖維具有纖維素II和IV的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方案，提供一種生產(chǎn)人造絲薄膜的方法，包括在相同或不同的浴中單獨(dú)用強(qiáng)堿或用強(qiáng)堿和弱堿來處理纖維素醋酯薄膜，以將纖維素醋酯薄膜中乙?；倲?shù)的至少75％皂化為羥基的步驟，所述纖維素醋酯薄膜的取代度為2.0或更高，由此人造絲薄膜具有纖維素II和IV的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施方案，提供一種人造絲纖維產(chǎn)品，其含有具有纖維素II和IV的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)，并通過將取代度至少2.0或更高的纖維素醋酯纖維中乙?；倲?shù)的至少75％皂化為羥基而進(jìn)行制備的人造絲纖維。
根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施方案，提供一種人造絲薄膜，其是通過將薄膜中乙?；倲?shù)的至少75％皂化為羥基而從取代度為2.0或更高的纖維素醋酯薄膜制備的，它具有纖維素II和IV的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)。發(fā)明簡述

圖1示出粘膠人造絲纖維(a)、重量損失為40.1％的人造絲纖維(b)、重量損失為33.7％的人造絲纖維(c)和未允許進(jìn)行重量損失的纖維素醋酯纖維(d)的紅外吸收光譜。
圖2示出粘膠人造絲纖維(a)、重量損失為40.1％的人造絲纖維(b)、重量損失為33.7％的人造絲纖維(c)和未允許進(jìn)行重量損失的纖維素醋酯纖維(d)的X射線衍射光譜。
發(fā)明詳述在公開或描述本發(fā)明的纖維素醋酸酯人造絲纖維之前，應(yīng)當(dāng)理解其中使用的術(shù)語是僅用于描述具體的實(shí)施方案，而不想對本發(fā)明進(jìn)行任何限制。必須指出，在說明書和所附權(quán)利要求中使用的，單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“所述”包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另有說明。
在本申請中，在參考出版物時(shí)，這些出版物的內(nèi)容全部引入本申請作為參考，其目的在于更充分地描述本發(fā)明所屬的現(xiàn)有技術(shù)的水平。
本發(fā)明關(guān)注一種人造絲纖維，其特征在于取代度為2.0(結(jié)合的乙酸為45％)或更高的纖維素醋酯纖維的乙?；倲?shù)的75％或更多被皂化為羥基，并且具有纖維素II和纖維素IV的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)。
常規(guī)的人造絲纖維，如粘膠人造絲，cupra銨人造絲，Bemberg人造絲，高強(qiáng)度人造絲和Fortisan，在其結(jié)晶區(qū)具有纖維素II晶體結(jié)構(gòu)(參見P.H.Hermans，Makromolecules，Chem.，第6卷，第25-29頁；J.Dyer和G.C.Daul，Handbook of Fiber Science and Technology，第IV卷；編輯M.Lewin和E.M.Pearce；Fiber Chemistry，第968頁，MarcelDekker，1985)。相反，本發(fā)明的人造絲纖維在結(jié)晶區(qū)顯示出纖維素II和纖維素IV的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)。
對于人造絲來說，纖維素醋酸酯的乙?；倲?shù)的75％或更多必須被皂化為羥基；否則，它不能被定義為人造絲。
與纖維素醋酯纖維，即，本發(fā)明人造絲纖維的來源相比，本發(fā)明的人造絲纖維具有增加的抗斷強(qiáng)度，相似或更高的斷裂伸長率和降低的雙折射率，但是其結(jié)晶度、比重和回濕性卻有增加。
當(dāng)用比重法測定時(shí)，本發(fā)明人造絲纖維的結(jié)晶度為14-34％，雙折射率為0.012-0.024。在比重方面，本發(fā)明人造絲纖維的比重增加到1.48-1.51gm/cm3，與粘膠人造絲纖維的比重類似，比比重為1.32(纖維素二醋酸酯)-1.33gm/cm3(纖維素三乙酸酯)的纖維素醋酯纖維更高。
雖然纖維素醋酯纖維原料的抗斷強(qiáng)度約為1.2-1.4gf/de，斷裂伸長率約為20-40％，但是本發(fā)明的人造絲纖維卻顯示出1.2-2.5gf/de的抗斷強(qiáng)度和20-50％的斷裂伸長率。我們發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明人造絲纖維的抗斷強(qiáng)度和斷裂伸長率類似于先前存在的粘膠人造絲的抗斷強(qiáng)度和斷裂伸長率。
因此，由于本發(fā)明的人造絲纖維在機(jī)械性能，如強(qiáng)度和伸長率，物理性能，如重力、結(jié)晶度和取向度，在相對于有機(jī)溶劑的溶解性能和回濕性能方面類似于先前存在的粘膠人造絲，所以本發(fā)明的人造絲纖維可以被用于與先前存在的粘膠人造絲相同的用途。
除可使用用于纖維素纖維的紡織品染料，如直接染料、活性染料、還原染料、萘酚染料和硫化染料進(jìn)行染色外，本發(fā)明的人造絲纖維顯示出與絲光棉或粘膠人造絲一樣高的超凡的染色性能。
盡管不溶于溶解纖維素醋酸酯的有機(jī)溶劑，如二氯甲烷、二甲基甲酰胺，二甲亞砜和丙酮，但本發(fā)明的人造絲纖維溶于溶解纖維素的有機(jī)溶劑，如N-甲基嗎啉-N-氧化物、氯化鋰/二甲基乙酰胺和氫氧化鎘乙二胺溶液。
適合用于本發(fā)明人造絲纖維的原料是取代度為2.0(結(jié)合的乙酸為45％)或更高的纖維素醋酯纖維，優(yōu)選取代度為2.0-3.0(結(jié)合的乙酸為45-62.5％)。例如，可以使用取代度為2.0-2.75(結(jié)合的乙酸為45-59.5％)的二纖維素醋酯纖維，取代度為2.75或更高(結(jié)合的乙酸為59.5％或更高)的三纖維素醋酯纖維或其混合物。
以下，將參考各種實(shí)施例給出制備本發(fā)明人造絲纖維的詳細(xì)說明，其目的僅僅在于舉例說明，而并非對本發(fā)明進(jìn)行限制。
本發(fā)明的人造絲纖維可以通過皂化方法得以制備，其中以相同或不同的浴方式單獨(dú)用強(qiáng)堿及用強(qiáng)堿和弱堿處理適當(dāng)?shù)睦w維素醋酯纖維。在人造絲纖維的制備中，可以將通過紡織或針織纖維素醋酯纖維自身或其與其它纖維的組合物而制備的機(jī)織、針織或無紡織物進(jìn)行皂化，所述皂化方法包括在相同或不同的浴中單獨(dú)用強(qiáng)堿及用強(qiáng)堿和弱堿對織物進(jìn)行處理。做為選擇，纖維素醋酯薄膜可以用作本發(fā)明人造絲薄膜的原料。也就是說，通過在相同或不同的浴中單獨(dú)用強(qiáng)堿處理或用強(qiáng)堿和弱堿處理而將纖維素醋酯薄膜皂化。
在纖維素醋酸酯的皂化過程中，可以將季銨鹽或鏻鹽與堿一起使用。皂化過程優(yōu)選在80℃條件下進(jìn)行。
皂化過程中可用的堿化合物的例子包括堿金屬氫氧化物，如氫氧化鈉，堿土金屬氫氧化物，如氫氧化鈣，和堿金屬鹽，如碳酸鈉。這種堿化合物可以單獨(dú)使用或與皂化促進(jìn)劑結(jié)合使用。一種市售的皂化促進(jìn)劑為NEORATE NCB(Korea Fine Chemicals Co.Ltd.)，其為鏻鹽促進(jìn)劑；和KF NEORATE NA-40(Korea Fine Chemicals Co.Ltd.)，DYK-1125和DXY-10N(Iposya)，CASERIN PES，CASERIN PEL和CASERINPEF(Meisei Kagaku Co.Ltd.)，以及SNOGEN PDS(Daeyoung ChemicalsCo.Ltd.)，這些為季銨鹽促進(jìn)劑。
為了進(jìn)行皂化過程，將纖維素醋酸酯總重量10-60重量％的堿溶于水中。皂化可以通過在70-130℃下，優(yōu)選在80℃下將纖維素醋酸酯浸入堿性水溶液中實(shí)現(xiàn)，該皂化過程優(yōu)選，但不限于在堿性水溶液中進(jìn)行1-60分鐘，一次或兩次。
在本發(fā)明人造絲纖維的結(jié)晶區(qū)中存在纖維素IV晶體結(jié)構(gòu)。為了形成纖維素IV晶體結(jié)構(gòu)，通常在250-290℃下，于丙三醇中處理纖維素II和III晶體。
在本發(fā)明纖維素醋酯纖維的皂化過程中，無定形區(qū)占優(yōu)勢的纖維素醋酸酯分子鏈變成這樣的纖維素，其中所述分子鏈發(fā)生了折疊和堆積重排從而使得其中存在結(jié)晶。在這一過程中，表示分子鏈取向度的雙折射率隨著晶體區(qū)域占優(yōu)勢的增加而降低。
本發(fā)明制造纖維素II晶體結(jié)構(gòu)與纖維素IV晶體結(jié)構(gòu)共存的人造絲纖維的方法具有非常簡單和生產(chǎn)費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)。不象常規(guī)的使用極濃堿溶液、二硫化碳和硫酸生產(chǎn)粘膠人造絲的方法，本發(fā)明的方法不產(chǎn)生嚴(yán)重的污染物，是一種不復(fù)雜的方法。本發(fā)明的方法可以使用各種纖維素醋酯纖維或產(chǎn)品來生產(chǎn)環(huán)境友好、工藝簡單的人造絲。
另外，本發(fā)明適合于制造薄膜。根據(jù)本發(fā)明，可通過將纖維素醋酯薄膜的乙酰基總數(shù)的75％或更多皂化為羥基而從取代度為2.0或更高的纖維素醋酯薄膜制備人造絲薄膜。與人造絲纖維一樣，本發(fā)明的人造絲薄膜具有纖維素II和IV的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)。所述人造絲薄膜可以按類似于制備人造絲纖維的方式進(jìn)行制備，例如，可在相同或不同的浴中用強(qiáng)堿或用強(qiáng)堿和弱堿來處理取代度為2.0或更高的纖維素醋酸酯以將纖維素醋酸酯的乙?；倲?shù)的75％或更高皂化為羥基，并得到纖維素II和IV的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)。
根據(jù)以下實(shí)施例可以對本發(fā)明進(jìn)行更透徹的理解，所述實(shí)施例的目的在于舉例說明本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
在以下的實(shí)施例中，各種參數(shù)按如下方法測定。
重量損失測定堿處理前后樣品的重量變化并通過以下公式進(jìn)行計(jì)算 脫乙酰基化使用紅外分光光度計(jì)，如美國Nicolet公司生產(chǎn)的紅外分光光度計(jì)MAGNA 750，通過紅外光譜分析進(jìn)行鑒定。為了定量測定，通過積分法計(jì)算在1160cm-1處識別的β-D-吡喃型葡萄糖的C-O拉伸峰和在1760cm-1處識別的乙?；聂驶澹⒌贸龆叩谋戎?。
晶體結(jié)構(gòu)借助于X射線衍射儀，如日本Mac Science公司生產(chǎn)的M18XHF，使用通過鎳濾光片過濾的CuKα譜線進(jìn)行鑒定。
結(jié)晶度根據(jù)使用密度梯度柱測定的密度，通過以下公式進(jìn)行確定 其中，ρ為樣品的密度，ρc為結(jié)晶區(qū)的密度(1.615)，ρa(bǔ)為無定形區(qū)的密度(1.436)。
纖維的抗斷強(qiáng)度和斷裂伸長率通過萬能試驗(yàn)機(jī)(ZWICK 1425)測定，在200毫米/分的拉伸速度下拉伸50毫米長的樣品。
纖維的雙折射率(Δn)由分別在垂直于和平行于纖維的軸線的方向上振動(dòng)的偏振光的折射率計(jì)算，所述偏振光的折射率是通過偏振光顯微鏡，如德國的Leitz公司生產(chǎn)的VRRIO ORTHOMAT-II測定的。
纖維的回濕性根據(jù)KS-K 0220烘箱測含水方法測定。
染色性能在90℃下，使用1％o.w.f濃度的C.I.Direct Blue(直接耐曬翠藍(lán))200(Nippon Kayaku；Kayarus Supra Blue 4BL)將樣品染色30分鐘，然后在70℃下，使用普通的工藝皂洗和漂洗。使用分光光度計(jì)，如美國的Macbeth公司生產(chǎn)的Color-Eye 7000A測定染色后樣品的反射率，從所得反射率，通過以下公式測定染色的色強(qiáng)度K/S＝(1-R)2/2R制備實(shí)施例I將取代度為2.55(結(jié)合的乙酸為56.9％)的75d/20f纖維素二醋酸酯纖維沖洗和干燥。單獨(dú)地，將水傾入印染機(jī)中，并加入苛性鈉，其加入量為纖維素二醋酸酯纖維重量的31.3-40重量％。在浸入苛性堿水溶液之后，將脫膠和干燥的二纖維素醋酯纖維以2℃/分的速度從30℃加熱到98℃，然后染色溫度下處理30分鐘，并以2℃/分的速度冷卻到30℃，之后排出液體。在印染機(jī)中，將纖維在室溫下用水洗滌以除去殘余的堿后，干燥。在這一點(diǎn)上，皂化條件和重量損失百分比概括于下表1。從表1所列可以看出，纖維的最終重量減少，重量損失量為初始重量的34-40％。
通過紅外吸收光譜鑒定纖維的脫乙酰作用，光譜結(jié)果如圖1所示。在光譜圖中，曲線(a)代表作為對照物的由烏克蘭的Cherkassy公司生產(chǎn)的75d/24f粘膠人造絲。用作原料的二醋酸酯纖維含有大量的羰基，其在1760cm-1處產(chǎn)生很大的峰，相反，皂化處理后顯示出34％重量損失的人造絲纖維在1760cm-1處的羰基峰卻大大地減弱了，而且，在重量損失為40％的人造絲纖維中，羰基峰完全消失，另一方面，在3400cm-1處的羥基拉伸峰卻隨著重量損失的增加而得到了加強(qiáng)。曲線(b)示出與曲線(a)相同的光譜特性曲線，其原因是幾乎所有的乙?；急涣u基取代了。
參考圖2，其示出以上制備的纖維的X射線衍射光譜。為了進(jìn)行比較，由Cherkassy公司生產(chǎn)的75d/24f粘膠人造絲纖維用作對照物，其X射線衍射光譜以曲線(a)表示。如何從X射線譜分析晶體結(jié)構(gòu)可以參考.Ellefsen的J.Polymer Science，第58卷，769-779頁，1962年一文。在纖維素二醋酸酯(重量沒有減少的曲線(d))中沒有檢測出明顯的晶體組分；對照纖維顯現(xiàn)出纖維素II的晶體結(jié)構(gòu)；相反，降低到重量損失為40.1％的曲線(b)表示的人造絲纖維卻顯示出纖維素II的晶體結(jié)構(gòu)(如布拉格角(2θ)出現(xiàn)在12.4°，22.2°和40.7°)和非常發(fā)達(dá)的纖維素IV的晶體結(jié)構(gòu)(如布拉格角(2θ)出現(xiàn)在16.1°，20.7°，28.3°和36.5°)。因此，曲線(b)的人造絲纖維具有纖維素II和IV的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)。
所得纖維的物理性能概括于下表2。沒有經(jīng)受重量損失處理的樣品A-1顯示出纖維素二醋酸酯的特征物理性能。相反，從顯示出33.7％重量損失(結(jié)合的乙酸為12.3％)的樣品A-2開始到完全脫乙?；臉悠稟-6，檢測出其抗斷強(qiáng)度逐漸增大，重力、取向度、回濕性和采用直接染料進(jìn)行染色的性能逐漸接近于人造絲纖維。
表1纖維素二醋酸酯纖維的皂化條件和重量損失樣品NaOH的量(％)重量損失(％)A-1 00A-2 31.3 33.7A-3 32.5 35.1A-4 34.8 37.5A-5 36.5 39.3A-6 40.0 40.1表2纖維素二醋酸酯纖維的物理性能樣品De 抗斷強(qiáng)度 斷裂伸長比重 回濕性 Δn(x103) k/s值(gf/de) 率(％) (gm/cm3) (％)A-175.0 0.68 35.6 1.3100 6.5 25.50.06A-254.0 1.25 30.2 1.4712 10.5 12.89.32A-353.2 1.28 33.5 1.4941 10.9 13.310.42A-452.5 1.30 36.2 1.4949 11.2 13.911.50A-552.7 1.40 36.1 1.4951 12.1 14.212.20A-652.9 1.50 36.4 1.4952 12.4 14.012.30制備實(shí)施例II沖洗和干燥后，將由取代度為2.92(結(jié)合的乙酸為61.5％)的三纖維素醋酯纖維組成的平紋織物(經(jīng)紗為75d/20f，緯紗為SB 120d/33f，緯紗密度67支/英寸)浸入含有苛性鈉(其用量為三纖維素醋酯纖維總重量的45-60重量％)水溶液中，然后進(jìn)行制備實(shí)施例I的處理過程。用于皂化的苛性鈉的詳細(xì)用量及所得重量損失百分比示于下表3。從數(shù)據(jù)可以看出，三纖維素醋酯纖維經(jīng)受的重量損失為35-43％。
通過與制備實(shí)施例I相同的紅外光譜分析測定它們的結(jié)構(gòu)變化。測定項(xiàng)目也由制備實(shí)施例I中相同的纖維物理性能組成，其物理性能結(jié)果概括于下表4。沒有受到皂化處理的樣品B-1顯示出纖維素三醋酸酯的特征物理性能，相反，從顯示出36.1％重量損失(結(jié)合的乙酸為13.7％)的樣品B-2開始到完全脫乙?；臉悠稡-5，檢測出其抗斷強(qiáng)度逐漸增大，重力、取向度、回濕性和采用直接染料進(jìn)行染色的性能逐漸接近于人造絲纖維。同樣，X射線衍射光譜數(shù)據(jù)也顯示完全脫乙?；臉悠稡-5具有纖維素II和IV的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)。樣品B-5的結(jié)晶度高達(dá)40％。
表3纖維素二醋酸酯纖維的皂化條件和重量損失樣品NaOH的量(％)重量損失(％)B-1 0 0B-2 45.0 36.1B-3 51.2 38.4B-4 56.2 41.6B-5 60.0 43.1表4纖維素二醋酸酯纖維的物理性能樣品De 抗斷強(qiáng)度斷裂伸長率比重Δn(x103) k/s值(gf/de) (％) (gm/cm3)B-175.1 0.80 34.2 1.310026.9 0.01B-258.2 1.40 35.1 1.494213.2 9.42B-354.3 1.62 34.5 1.494515.2 10.83B-452.1 1.98 33.4 1.494916.7 11.46B-552.4 2.40 31.2 1.507619.2 12.41制備實(shí)施例III取代度為2.55的75d/24f二醋酸酯纖維(結(jié)合的乙酸為56.9％)和SD75d/36f聚酯的假捻纖維通過空氣纏結(jié)結(jié)合在一起，之后結(jié)合的纖維在1000T/M下進(jìn)行捻轉(zhuǎn)。將含有結(jié)合的合股纖維作為經(jīng)紗，二醋酸酯纖維(150d/33f，1000T/)作為緯紗的斜紋織物(經(jīng)紗密度為136紗/英寸，緯紗密度為103紗/英寸)在普通的工藝中沖洗并干燥。將含有純堿(其用量為二醋酸酯纖維總重量的10-30重量％)的水溶液傾入印染機(jī)中，浸漬所述經(jīng)沖洗的織物。以2℃/分的速度將染色浴從30℃加熱到98℃，然后在最高溫度下處理30分鐘，之后以2℃/分的速度冷卻到30℃，然后排出水溶液。在印染機(jī)中，用淡水洗滌纖維以完成首次減重過程。取出少量織物，在維持于120℃的干燥器中干燥并稱量。之后，在含有苛性鈉(其量為首次減重織物總重量的10-40重量％)的水溶液中浸漬之后，通過在98℃下處理30分鐘，在室溫下用水洗滌除去殘余的堿，然后干燥而將經(jīng)過首次減重的織物進(jìn)行第二次減重過程。
為計(jì)算醋酸酯纖維部分的重量損失，測定織物在處理前后的干重并將其溶解于丙酮中。然后，測定剩余未溶解的聚酯部分的干重。
皂化條件、纖維素醋酯纖維的重量損失百分比列于下表5，與此同時(shí)，將這一實(shí)施例中得到的纖維的物理性能概括于下表6。從表5和6的數(shù)據(jù)可以得出，首先用純堿，其次用苛性鈉皂化兩次的樣品C-2到C-4比只用苛性鈉皂化一次的樣品C-1具有更好的抗斷強(qiáng)度。同樣，首次皂化過程使用的純堿的量越大，纖維的抗斷強(qiáng)度越大。樣品纖維和人造絲纖維在重力、取向度、結(jié)晶度和用直接染料進(jìn)行染色的性能方面也具有類似的結(jié)果。如同制備實(shí)施例I中一樣，X射線衍射圖表明纖維具有纖維素II和IV的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)。
表5皂化條件和重量損失樣品第一次皂化 第二次皂化 重量損失(％)C-1 - NaOH 40％ 40.1C-2 純堿10％ NaOH 30％ 41.4C-3 純堿20％ NaOH 20％ 41.0C-4 純堿30％ NaOH 10％ 40.9表6纖維素二醋酸酯纖維的物理性能樣品 De 抗斷強(qiáng)度斷裂伸長率 比重Δn(x103) k/s值(gf/de) (％) (gm/cm3)C-1 106.2 1.5050.2 1.495233.10 15.0C-2 106.5 2.4037.8 1.499935.70 12.7C-3 105.1 2.0540.5 1.495133.05 13.4C-4 104.8 1.7845.6 1.494932.91 13.6制備實(shí)施例IV將由取代度為2.55的二醋酸酯纖維(結(jié)合的乙酸為56.9％)組成的平紋織物(經(jīng)紗為75d/20d，緯紗為120d/33f，緯紗密度為75紗/英寸)洗滌并干燥。分別獨(dú)立地加入含有濃度為2g/l的以下皂化促進(jìn)劑之一的含有苛性鈉(其用量為二醋酸酯纖維重量的40重量％)的水溶液NEORATE NCB(鏻化合物，Korea Fine Chemicals Co.Ltd.)；KFNEORATE NA-40(Korea Fine Chemicals Co.Ltd.)，DYK-1125和DXY-10N(Iposya)，CASERIN PES，CASERIN PEL和CASERIN PEF(MeiseiKagaku Co.Ltd.)，SNOGEN PDS(Daeyoung Chemicals Co.Ltd.)，這些均是季銨鹽。在如此得到的八個(gè)苛性鈉水溶液中，浸漬經(jīng)洗滌和干燥的二纖維素醋酯纖維，然后重復(fù)與制備實(shí)施例I相同的過程。發(fā)現(xiàn)二纖維素醋酯纖維重量減少，其重量損失為40-42％。與皂化條件、纖維素醋酯纖維的重量損失百分比一起列于下表7。與制備實(shí)施例I相同，通過紅外吸收光譜測定纖維的結(jié)構(gòu)變化，也評價(jià)它們的物理性能并概括于下表8。從表8的數(shù)據(jù)可以看出，比起只用苛性鈉處理的樣品D-1來，用添加了皂化促進(jìn)劑的苛性鈉溶液處理的樣品D-2到D-9可得到更大的抗斷強(qiáng)度，樣品纖維和人造絲纖維在重力、取向度、結(jié)晶度和用直接染料進(jìn)行染色的性能方面也具有類似的結(jié)果。如同制備實(shí)施例I中一樣，X射線衍射圖表明纖維具有纖維素II和IV的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)。
表7纖維素二醋酸酯纖維的皂化條件和重量損失樣品Na0H的量(％) 重量損失(％)D-1 NaOH 40％40.1D-2 NaOH 40％+Neorate NCB 2g/l 41.2D-3 NaOH 40％+Neorate NA-40 2g/l 41.0D-4 NaOH 40％+DYK-1125 2g/l40.9D-5 NaOH 40％+DXY-10N 2g/l 41.2D-6 NaOH 40％+CASERIN PES 2g/l 41.1D-7 NaOH 40％+CASERIN PEL 2g/l 40.8D-8 NaOH 40％+CASERIN PEF 2g/l 40.7D-9 NaOH 40％Snogen PDS 2g/l 41.3表8纖維素二醋酸酯纖維的物理性能樣品De 抗斷強(qiáng)度斷裂伸長率 比重 結(jié)晶度(％)Δn(x103)(gf/de) (％) (gm/m3)D-152.91.50 36.4 1.4952 33.10 14.0D-252.21.65 35.2 1.4997 35.59 14.2D-352.51.69 35.0 1.4995 35.49 13.9D-452.81.75 36.2 1.4996 35.53 14.1D-552.11.73 36.1 1.4998 35.64 13.4D-652.71.52 36.2 1.4997 35.59 12.8D-752.91.51 35.0 1.4994 35.41 14.3D-852.51.59 35.4 1.4992 35.31 12.9D-952.41.82 35.8 1.4999 35.70 13.5如上所述，本發(fā)明的人造絲纖維具有纖維素II和IV的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)，并具有與適用于衣料的粘膠人造絲類似的特征。并且，本發(fā)明的方法簡單，制造人造絲纖維的成本低，不產(chǎn)生環(huán)境污染。
上面已經(jīng)用舉例說明的方法描述了本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)理解，所使用的術(shù)語旨在描述本發(fā)明，而不是對其進(jìn)行限制。根據(jù)以上教導(dǎo)可以對本發(fā)明做出許多修改和變化，因此，應(yīng)當(dāng)理解在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)，本發(fā)明可以得到實(shí)施，除非另有說明。
權(quán)利要求
1.一種具有纖維素II和IV的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)的人造絲纖維，其通過將纖維素醋酯纖維的乙?；倲?shù)的75％或更高皂化而進(jìn)行制備。
2.權(quán)利要求1所述的人造絲纖維，其中纖維素醋酯纖維選自取代度為2.0-2.75的纖維素二醋酸酯纖維，取代度至少為2.75或更高的纖維素三醋酸酯纖維及其混合物。
3.權(quán)利要求1所述的人造絲纖維，其中人造絲纖維的抗斷強(qiáng)度不大于2.5gf/de，斷裂伸長率至少為20％。
4.權(quán)利要求1所述的人造絲纖維，其中人造絲纖維的比重為1.45-1.51gm/cm3。
5.權(quán)利要求1所述的人造絲纖維，其中人造絲纖維的雙折射率為0.012-0.024。
6.權(quán)利要求1所述的人造絲纖維，其中人造絲纖維的結(jié)晶度為14-40％。
7.一種制備人造絲纖維的方法，包括用堿處理纖維素醋酯纖維以將纖維素醋酯纖維的乙?；倲?shù)的至少75％或更高皂化為羥基的步驟，由此使人造絲纖維具有纖維素II和IV的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)。
8.權(quán)利要求7所述的方法，其中所述的堿是強(qiáng)堿。
9.權(quán)利要求7所述的方法，其中在相同的浴中用強(qiáng)堿和弱堿處理纖維素醋酯纖維。
10.權(quán)利要求7所述的方法，其中在不同的浴中用強(qiáng)堿和弱堿處理纖維素醋酯纖維。
11.權(quán)利要求7所述的方法，其中纖維素醋酯纖維選自取代度為2.0-2.75的纖維素二醋酸酯纖維，取代度至少為2.75或更高的纖維素三醋酸酯纖維及其混合物。
12.權(quán)利要求7所述的方法，其中所述的堿補(bǔ)加有選自季銨鹽和鏻鹽的皂化促進(jìn)劑。
13.一種制備人造絲纖維的方法，包括用堿處理含有纖維素醋酯纖維的纖維材料以將纖維素醋酯纖維乙的?；倲?shù)的75％或更高皂化為羥基的步驟，所述纖維材料選自機(jī)織織物、針織物和無紡織物，由此人造絲纖維具有纖維素II和IV的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中處理與其它纖維結(jié)合的纖維素醋酯纖維。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述纖維材料是通過紡織、針織或沖壓纖維素醋酯纖維自身或其與其它纖維的結(jié)合物而制備的。
16.權(quán)利要求14所述的方法，其中所述的堿是強(qiáng)堿。
17.權(quán)利要求14所述的方法，其中在相同的浴中用強(qiáng)堿和弱堿處理纖維素醋酯纖維。
18.權(quán)利要求14所述的方法，其中在不同的浴中用強(qiáng)堿和弱堿處理纖維素醋酯纖維。
19.權(quán)利要求13所述的方法，其中纖維素醋酯纖維選自取代度為2.0-2.75的纖維素二醋酸酯纖維，取代度至少為2.75或更高的纖維素三醋酸酯纖維及其混合物。
20.權(quán)利要求13所述的方法，其中所述的堿補(bǔ)加有選自季銨鹽和鏻鹽的皂化促進(jìn)劑。
21.一種人造絲纖維產(chǎn)品，含有具有纖維素II和IV的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)的人造絲纖維，所述的人造絲纖維是通過將取代度至少2.0的纖維素醋酯纖維的乙?；倲?shù)的至少75％皂化為羥基而制備的。
22.一種生產(chǎn)人造絲纖維產(chǎn)品的方法，包括用堿處理含有纖維素醋酯纖維的纖維材料以將纖維素醋酯纖維的乙?；倲?shù)的至少75％或更高皂化為羥基的步驟，所述纖維材料選自機(jī)織織物、針織物和無紡織物，所述纖維素醋酯纖維的取代度至少為2.0，由此人造絲纖維產(chǎn)品具有纖維素II和IV的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中處理與其它纖維結(jié)合的纖維素醋酯纖維。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中所述纖維材料是通過紡織、針織或沖壓纖維素醋酯纖維自身或其與其它纖維的結(jié)合物而制備的。
25.權(quán)利要求23所述的方法，其中所述的堿是強(qiáng)堿。
26.權(quán)利要求23所述的方法，其中在相同的浴中用強(qiáng)堿和弱堿處理纖維素醋酯纖維。
27.權(quán)利要求23所述的方法，其中在不同的浴中用強(qiáng)堿和弱堿處理纖維素醋酯纖維。
28.權(quán)利要求22所述的方法，其中纖維素醋酯纖維選自取代度為2.0-2.75的纖維素二醋酸酯纖維，取代度至少為2.75或更高的纖維素三醋酸酯纖維及其混合物。
29.權(quán)利要求14所述的方法，其中所述的堿補(bǔ)加有選自季銨鹽和鏻鹽的皂化促進(jìn)劑。
30.一種人造絲薄膜，其是通過將薄膜中的乙?；倲?shù)的至少75％或更高皂化為羥基而從取代度至少為2.0的纖維素醋酯薄膜制備的，該薄膜具有纖維素II和IV的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)。
31.一種生產(chǎn)人造絲薄膜的方法，包括用堿處理纖維素醋酯薄膜以將纖維素醋酯薄膜的乙?；倲?shù)的至少75％或更高皂化為羥基的步驟，由此人造絲薄膜具有纖維素II和IV的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)。
32.權(quán)利要求31所述的方法，其中所述的堿是強(qiáng)堿。
33.權(quán)利要求31所述的方法，其中在相同的浴中用強(qiáng)堿和弱堿處理纖維素醋酯纖維。
34.權(quán)利要求31所述的方法，其中在不同的浴中用強(qiáng)堿和弱堿處理纖維素醋酯薄膜。
35.權(quán)利要求31所述的方法，其中所述的纖維素醋酯薄膜選自取代度為2.0-2.75的纖維素二醋酸酯薄膜，取代度至少為2.75或更高的纖維素三醋酸酯薄膜及其混合物。
36.權(quán)利要求31所述的方法，其中所述的堿補(bǔ)加有選自季銨鹽和鏻鹽的皂化促進(jìn)劑。
全文摘要
公開了一種具有類似于粘膠人造絲纖維特性的新型人造絲纖維，除制造成本經(jīng)濟(jì)外，其還適合在衣料中使用。所述人造絲纖維是通過將纖維素醋酯纖維的乙?；倲?shù)的75％或更多皂化為羥基而從取代度至少2.0的纖維素醋酯纖維進(jìn)行制備，該人造絲纖維具有纖維素II和IV的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)。
文檔編號D06M13/46GK1457376SQ00819379
公開日2003年11月19日 申請日期2000年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月27日
發(fā)明者金益秀, 安種洙, 金秉學(xué) 申請人:Sk化學(xué)株式會(huì)社