專利名稱：一種醋酸纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于纖維制備領(lǐng)域，涉及一種醋酸纖維的制備方法，特別是涉及一種以離子液體為增塑劑對醋酸纖維素進(jìn)行增塑改性，進(jìn)而熔融紡絲制備得到具有較高強度的醋酸纖維的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著社會的不斷進(jìn)步與科技不斷發(fā)展，高分子材料已經(jīng)滲透到國民經(jīng)濟各部門和日常生活中的各個方面。然而資料顯示，合成高分子材料原料化石能源、資源儲量有限并處于逐漸耗竭的情況，與此同時各行業(yè)對高分子材料的需求量卻是逐漸增加。在此背景下，纖維素作為自然界廣泛存在的天然可再生高分子資源引起了眾多研究人員的關(guān)注，有效利用纖維素資源和開發(fā)纖維素衍生物材料來發(fā)展化學(xué)纖維工業(yè)對社會的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。醋酸纖維素是纖維素衍生物最重要的品種之一，主要通過以棉花或木材為原料的纖維素進(jìn)行乙?；频茫w維素大分子鏈上的羥基被?；〈虼擞址Q為乙酰纖維素。目前應(yīng)用較為廣泛的醋酸纖維素是酰基取代度為2. 22 2. 76的二醋酸纖維素和取代度為
2.76 3的三醋酸纖維素(IS0/FDIS 2076:1999 (E)關(guān)于醋酸纖維素定義)。酰基的引入一方面削弱醋酸纖維素大分子鏈內(nèi)與大分子鏈之間的氫鍵作用力，另一方面在一定程度上破壞分子鏈的規(guī)整度，使得醋酸纖維素表現(xiàn)出迥異于纖維素的物理化學(xué)性質(zhì)。如醋酸纖維素熔點可測，具備一定的熱塑性，而纖維素在熔融之前先分解，無法測得熔點。?；〈炔煌?，所得到的醋酸纖維素物理化學(xué)性質(zhì)也不盡相同。將醋酸纖維素溶解紡絲可以得到醋酸纖維。醋酸纖維是開發(fā)較早的化學(xué)纖維之一，與傳統(tǒng)粘膠纖維相比，醋酸纖維不僅具有纖維素纖維的特點，還表現(xiàn)出合成纖維的性質(zhì)。醋酸纖維有醋酸長絲、醋酸短纖和醋酸絲束三種系列。與粘膠纖維類似于天然纖維棉的性質(zhì)相比，醋酸長絲性能更與真絲接近光澤優(yōu)雅，手感柔軟、質(zhì)輕、彈性好等，常用作絲的替代品。同樣規(guī)格的醋酸長絲與粘膠長絲對比，產(chǎn)品性能/價格比極具競爭性。《紡織用醋酸長絲的產(chǎn)品性能及應(yīng)用》(《合成纖維》2006年第二期)數(shù)據(jù)顯示國內(nèi)粘膠長絲83dtex的成本約3. 6萬元/t，售價為4. 7萬元/t，醋酯長絲83dtex的成本約為3. O萬元/t，市場價為5.1萬元/t。醋酸纖維織物不僅具有適度的吸濕性，速干性，良好的懸垂性、抗起球性和尺寸穩(wěn)定性，還具有高檔華貴的風(fēng)格，用作高檔服裝面料、里料和服飾。醋酸絲束作卷煙過濾嘴材料，彈性好，無毒，無味，熱穩(wěn)定性好，吸阻小、截濾效果顯著、能選擇性地吸咐卷煙中的有害成分，同時又保留了一定的煙堿而不失香煙味；醋酸短纖制成的無紡布可用于外科手術(shù)包扎，與傷口不沾連，是高級醫(yī)療衛(wèi)生材料；醋酸短纖還可與棉或合纖混紡、制成各種性能優(yōu)良的織物。由于傳統(tǒng)粘膠纖維生產(chǎn)過程中存在的嚴(yán)重污染問題及水、電、原料等資源消耗問題，近年來一些發(fā)達(dá)國家如美國已經(jīng)停止大部分粘膠纖維生產(chǎn)，轉(zhuǎn)而用醋酸纖維進(jìn)行替代；特別是隨著世界服裝市場競爭日益激烈，服裝面料高檔化、舒適化的要求也進(jìn)一步促使紡織用醋酸長絲市場需求急劇擴大，市場前景看好。目前醋酸纖維生產(chǎn)技術(shù)由為數(shù)不多的幾家跨國公司所壟斷，主要有美國Celanese公司和Eastman ChemicaLl公司，意大利的Novaceta公司，日本三菱公司和帝人公司以及英國Acordis公司和法國Rodia公司等。這些公司醋酸纖維總產(chǎn)量約占全球總產(chǎn)量的90%左右。國內(nèi)醋酸纖維主要生產(chǎn)廠家有南通醋纖公司、珠海醋纖公司、昆明醋纖公司以及西安惠大公司，所制備的醋酸纖維用做香煙過濾嘴材料，但存在長期供不應(yīng)求的情況，紡織用醋酸長絲則完全依賴于進(jìn)口，2003年國內(nèi)消耗醋酸長絲約6000噸，耗用3000萬美元，同時進(jìn)口醋酸長絲織物耗用人民幣超過10億元。目前國內(nèi)外主要醋酸纖維生產(chǎn)企業(yè)均采取干法紡絲技術(shù)生產(chǎn)醋酸纖維?，F(xiàn)有干法紡絲技術(shù)所制備的醋酸纖維缺點在于纖維強度較低，在《醋纖長絲產(chǎn)品性能、生產(chǎn)技術(shù)及市場前景》(《國際紡織導(dǎo)報》2002年SI期)中報道干法紡絲生產(chǎn)的二醋酸纖維素長絲干強約為1. 06 1. 23cN/dteX。這種低強力雖然沒有限制它在傳統(tǒng)服裝領(lǐng)域中的應(yīng)用，但由于變形、織造等后加工難度較大，同時也使得醋酸纖維織物的耐用性能較差，因而在紡織領(lǐng)域中的應(yīng)用和推廣受到一定的限制。為確保變形、織造、印染等加工工序順利進(jìn)行和產(chǎn)品質(zhì)量，需要設(shè)法提高醋酸纖維的強力。此外現(xiàn)有醋酸纖維生產(chǎn)以揮發(fā)性較強的丙酮為溶劑，丙酮 沸點為56°C，閃點為-20°C，在空氣中易爆炸，這給醋酸纖維生產(chǎn)帶來一定危險，并且于環(huán)境無益；同時以丙酮為溶劑溶解醋酸纖維素難以得到高醋酸纖維素質(zhì)量份數(shù)(如大于30%)的紡絲溶液，生產(chǎn)效率低。為了減少生產(chǎn)過程中給環(huán)境帶來的不利影響，提高醋酸纖維生產(chǎn)效率，雖然對醋酸纖維素進(jìn)行增塑改性后熔融紡絲的研究已有報道，但是所提供的技術(shù)并不是有效的增塑改性技術(shù)，無法作為醋酸纖維熔融紡絲生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用。日本專利5046921,5442420，62250215,978339,9291414,10317228，11506175 等將甘油、聚乙二醇、ε 己內(nèi)酯衍生物等低分子增塑劑添加到纖維素醋酸酯組合物制得纖維，但是該技術(shù)在制備纖維過程中存在增塑劑滲出或揮發(fā)等問題，并且纖維纖度較大，直徑在200 300um，并不是適用于制備服裝面料用纖維的技術(shù)。專利US6984631B2以D-乳酸和/或L-乳酸為單體與纖維素二醋酸酯進(jìn)行接枝聚合后進(jìn)行熔融紡絲，然而所得到的纖維缺乏滑溜感，尤其當(dāng)聚乳酸接枝量過多時，存在纖維耐熱性惡化、脆性增大和加工性能差等問題。另日本專利58225101，5986621，7179662，11255801等專利將ε -己內(nèi)酯開環(huán)接枝到醋酸纖維素主鏈上，由于接枝產(chǎn)物在低溫時易出現(xiàn)側(cè)鏈流動現(xiàn)象，因而無法作為醋酸纖維生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用。中國專利201110142220. 4公開了以離子液體溶解醋酸纖維素制備醋酸纖維的方法，所制備的纖維拉伸斷裂強度為1. 5 3. 5cN/dteX，然而該專利采用干噴濕紡紡絲技術(shù)，紡絲溶液濃度不高(醋酸纖維素與離子液體的質(zhì)量比為1:2 20)，紡絲效率不高。綜上所述，現(xiàn)有醋酸纖維生產(chǎn)工藝存在生產(chǎn)效率低，環(huán)境負(fù)荷大，纖維斷裂強度低、力學(xué)性能不好等缺點，而現(xiàn)有技術(shù)并未提供通過熔融紡絲制備良好機械性能、適于服用的醋酸纖維的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決了現(xiàn)有技術(shù)在醋酸纖維干法紡絲過程中所存在的纖維力學(xué)性能較差、斷裂強度低以及醋酸纖維素增塑熔紡過程中因增塑劑滲出或揮發(fā)、醋酸纖維素接枝共聚物脆性大、加工困難所造成的纖維纖度較大、強度較低等問題，得到高強度醋酸纖維。本發(fā)明的一種醋酸纖維的制備方法，包括以下步驟(I)醋酸纖維素粉碎至其粒度小于300目后，充分與液體狀的離子液體接觸，與離子液體均勻混合。將混合物喂入雙螺桿共混儀共混擠出，使共混物進(jìn)一步均質(zhì)化，得到無色透明或呈淡黃色的紡絲物料。均質(zhì)化作用使得離子液體盡可能進(jìn)入醋酸纖維素結(jié)構(gòu)內(nèi)，最終得到好的增塑效果；(2)將紡絲物料于40°C 120°C下連續(xù)真空干燥30 70h，除去紡絲物料多余水份，以免熔融紡絲過程中出現(xiàn)不利于纖維結(jié)構(gòu)與性能、水蒸發(fā)引起的氣泡；(3)熔融紡絲干燥后的紡絲物料經(jīng)紡絲組件熔融紡絲，然后經(jīng)過熱輥進(jìn)一步牽伸處理、萃取液置換出纖維中的增塑劑離子液體，水洗除去纖維中殘余增塑劑；(4)再經(jīng)上油、干燥和卷繞工序，得到纖維斷裂強度為2. 2 6cN/dteX的醋酸纖維；所述的離子液體由陽離子和陰離子組成；所述陽離子為1，3_ 二烷基咪唑或1-R11-R2-二烴基咪唑中的一種，其中R1為符合以下規(guī)則的烴基(I)至少含有兩個碳原子，(2)不多于20個碳原子，(3)至少含有一個雙鍵；R2為含有I 4個碳原子的飽和或不飽和的烴基；所述陰離子為鹵素離子、四氟硼酸根、六氟磷酸根或三氟甲黃酸根；所述熔融共混的溫度為160 250°C ；所述熔融紡絲速度為100m/min 1000m/min,紡絲溫度為180°C 260°C ；所述萃取液為水和離子液體的混合溶液，其中離子液體質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過30% ;萃取液溫度為10 60°C。作為優(yōu)選的技術(shù)方案如上所述的一種醋酸纖維的制備方法，所述的醋酸纖維素重均分子量為100000 400000，醋酸纖維素聚合度為200 1000，醋酸纖維素?；〈葹?. O 2. 6。如上所述的一種醋酸纖維的制備方法，所述的醋酸纖維素與離子液體的質(zhì)量比為7 2:1。如上所述的一種醋酸纖維的制備方法，所述雙螺桿共混儀螺桿擠出機的喂料段、熔融段、計量段及機頭的溫度分別為160 250°C，160 250°C，160 240°C，160 240°C ；轉(zhuǎn)速為10 120轉(zhuǎn)/分。如上所述的一種醋酸纖維的制備方法，所述的醋酸纖維素粉碎后的顆粒度小于300 目。如上所述的一種醋酸纖維的制備方法，所述的熱輥牽伸倍數(shù)為1.1 6倍，牽伸溫度為40 120°C。如上所述的一種醋酸纖維的制備方法，所述的水洗為超聲水洗，水洗過程中水的溫度為30 100°C。如上所述的一種醋酸纖維的制備方法，所述的干燥溫度在30 100°C。如上所述的一種醋酸纖維的制備方法，所述醋酸纖維的單絲纖度為5 50. Odtex ;所述的醋酸纖維包括長絲、短纖維以及絲束。如上所述的一種醋酸纖維的制備方法，所述醋酸纖維的纖維截面為圓形、三角形、五角形、三葉形、四葉形、五葉形、扇形或中空形。
有益效果(I)纖維制備過程中無需經(jīng)過如丙酮、DMAc、DMF、氯仿等對人體有害的有機溶劑溶解，離子液體無毒，不揮發(fā)，避免了對環(huán)境的污染，有利于改善生產(chǎn)環(huán)境。(2)以離子液體為增塑劑對醋酸纖維素進(jìn)行增塑改性，加工工藝簡單，工藝參數(shù)選擇較為靈活且易于控制，工藝能耗和操作費用低。離子液體無揮發(fā)性，易于回收，萃取液為水或離子液體水溶液，符合綠色生產(chǎn)的要求。(3)本發(fā)明制備的醋酸纖維素具有高質(zhì)量份數(shù)，醋酸纖維素含量可高達(dá)66. 7 87. 5%，大幅提高了醋酸纖維的生產(chǎn)效率，且醋酸纖維具有較好的力學(xué)性質(zhì)和斷裂強度。(4)本發(fā)明制備方法采用熔融紡絲技術(shù)，工藝流程短，參數(shù)選擇靈活且較易控制，且纖維改性方便，適用于連續(xù)生產(chǎn)。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式
，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(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)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實施例1(I)將取代度為2. 2、聚合度為260和重均分子量為181800的醋酸纖維素粉碎至280目，干燥后與1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽(BMMBF4)按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)比2:1均勻混合。將混合物喂入雙螺桿共混儀共混擠出、切片，雙螺桿共混儀采用同向螺桿共混擠出，其中喂料段、熔融段、計量段及機頭溫度分別是160°C 170°C，170°C，160 170°C，160°C，擠出機轉(zhuǎn)速為10 50轉(zhuǎn)/分。得到無色透明紡絲原料。(2)將紡絲物料放入抽真空烘箱中，于60°C下連續(xù)真空干燥70h ；(3)紡絲物料經(jīng)計量后進(jìn)行熔融紡絲，紡絲溫度為170°C。紡絲噴絲板的噴絲孔為變形的三角星形。紡絲速度為400m/min。熱輥牽伸倍數(shù)為2. 6倍，牽伸溫度為60°C。以水為萃取液，萃取液溫度為10°C ;再經(jīng)超聲水洗，超聲水洗溫度為30°C ；(4)上油后，在溫度為30°C時干燥再卷繞，得到截面為三角形的纖維，其斷裂強度為2. 7cN/dtex,纖維單絲纖度為18dtex。實施例2(I)將取代度為2. 3、聚合度為360和重均分子量為235000的醋酸纖維素粉碎至250目，干燥后與1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽(BMMBF4)按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)比2:1均勻混合。將混合物喂入雙螺桿共混儀共混擠出、切片，雙螺桿共混儀采用同向螺桿共混擠出，其中喂料段、熔融段、計量段及機頭溫度分別是170°C 180°C，190°C，160 170°C，160°C，擠出機轉(zhuǎn)速為50 120轉(zhuǎn)/分。得到無色透明紡絲原料。(2)將紡絲物料放入抽真空烘箱中，于60°C下連續(xù)真空干燥70h ；(3)紡絲物料經(jīng)計量后進(jìn)行熔融紡絲，紡絲溫度190°C。紡絲速度為1000m/min。熱輥牽伸倍數(shù)為3倍，牽伸溫度為60°C。以水為萃取液，萃取液溫度為10°C ;再經(jīng)超聲水洗，超聲水洗溫度為30°C ；(4)上油后，在溫度為30°C時干燥再卷繞，得到圓形截面纖維，其斷裂強度為6cN/dtex,纖維單絲纖度為5dtex。實施例3(I)將取代度為2. 6、聚合度為1000和重均分子量為400000的醋酸纖維素粉碎至300目，干燥后與1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽(BMMBF4)按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)比7:1均勻混合。將混合物喂入雙螺桿共混儀共混擠出、切片，雙螺桿共混儀采用同向螺桿共混擠出，其中喂料段、熔融段、計量段及機頭溫度分別是230°C 240°C，240°C，230 240°C，230°C。擠出機轉(zhuǎn)速為10 30轉(zhuǎn)/分。得到淡黃色透明紡絲原料。(2)將紡絲物料放入抽真空烘箱中，于120°C下連續(xù)真空干燥30h ；(3)紡絲物料經(jīng)計量后進(jìn)行熔融紡絲，紡絲溫度為260°C。紡絲速度為500m/min。熱輥牽伸倍數(shù)為6倍，牽伸溫度為120°C。以水為萃取液，萃取液溫度為60°C ;再經(jīng)超聲水洗，超聲水洗溫度為100°C ；(4)上油后，在溫度為100°C時干燥再卷繞，得到圓形截面纖維，其斷裂強度為4. 2cN/dtex,纖維單絲纖度為lOdtex。實施例4(I)將取代度為2. O、聚合度為200和重均分子量為100000的醋酸纖維素粉碎至250目，干燥后與1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽(BMMBF4)按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)比4:1均勻混合。將混合物喂入雙螺桿共混儀共混擠出、切片，雙螺桿共混儀采用同向螺桿共混擠出，其中喂料段、熔融段、計量段及機頭溫度分別是170°C 180°C，170°C，170 180°C，170°C，擠出機轉(zhuǎn)速為10 50轉(zhuǎn)/分。得到淡黃色透明紡絲原料。(2)將紡絲物料放入抽真空烘箱中，于90°C下連續(xù)真空干燥70h ；(3)紡絲物料經(jīng)計量后進(jìn)行熔融紡絲，紡絲溫度為220°C。紡絲噴絲板的噴絲孔為丫形。紡絲速度為200m/min。熱棍牽伸倍數(shù)為2. 25倍,牽伸溫度為90°C。以水為萃取液，萃取液溫度為10°C ;再經(jīng)超聲水洗，超聲水洗溫度為30°C ；(4)上油后，在溫度為50°C時干燥再卷繞，得到截面為三葉形的纖維，其斷裂強度為2. 3cN/dtex，纖維單絲纖度為27dtex。實施例5(I)將取代度為2. 4、聚合度為600和重均分子量為282300的醋酸纖維素粉碎至240目，干燥后與1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸鹽(BMMOTF)按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)比2:1均勻混合。將混合物喂入雙螺桿共混儀共混擠出、切片，雙螺桿共混儀采用同向螺桿共混擠出，其中喂料段、熔融段、計量段及機頭溫度分別是170°C 180°C，190°C，160 170°C，160°C，擠出機轉(zhuǎn)速為10 50轉(zhuǎn)/分。得到淡黃色透明紡絲原料。(2)將紡絲物料放入抽真空烘箱中，于70°C下連續(xù)真空干燥40h ；(3)紡絲物料經(jīng)計量后進(jìn)行熔融紡絲，紡絲溫度為200°C。紡絲速度為450m/min。紡絲噴絲板的噴絲孔為星形。熱棍牽伸倍數(shù)為1. 5倍,牽伸溫度為70°C。以水為萃取液，萃取液溫度為10°C ;再經(jīng)超聲水洗，超聲水洗溫度為30°C ；(4)上油后，在溫度為70°C時干燥再卷繞，得到截面為五角形的纖維，其斷裂強度為2. 8cN/dtex,纖維單絲纖度為19dtex。實施例6(I)將取代度為2. 3、聚合度為430和重均分子量為235000的醋酸纖維素粉碎至280目，干燥后與1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸鹽(BMMOTF)按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)比4:1均勻混合。將混合物喂入雙螺桿共混儀共混擠出、切片，雙螺桿共混儀采用同向螺桿共混擠出，其中喂料段、熔融段、計量段及機頭溫度分別是210 220°C，210°C，210 220°C，210°C，，擠出機轉(zhuǎn)速為10 50轉(zhuǎn)/分。得到淡黃色透明紡絲原料。(2)將紡絲物料放入抽真空烘箱中，于100°C下連續(xù)真空干燥40h ；(3)紡絲物料經(jīng)計量后進(jìn)行熔融紡絲，紡絲溫度為240°C。紡絲速度為700m/min。熱輥牽伸倍數(shù)為3. 7倍，牽伸溫度為100°C。以水為萃取液，萃取液溫度為10°C ;再經(jīng)超聲水洗，超聲水洗溫度為30°C ；(4)上油后，在溫度為70°C時干燥再卷繞，得到截面為圓型的纖維，其斷裂強度為3. 5cN/dtex,纖維單絲纖度為12dtex。實施例7(I)將取代度為2.1、聚合度為400和重均分子量為205000的醋酸纖維素粉碎至280目，干燥后與1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸鹽(BMMOTF)按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)比3:1均勻混合。將混合物喂入雙螺桿共混儀共混擠出、切片，雙螺桿共混儀采用同向螺桿共混擠出，其中喂料段、熔融段、計量段及機頭溫度分別是220 230°C，230°C，220 230°C，210°C，，擠出機轉(zhuǎn)速為10 50轉(zhuǎn)/分。得到淡黃色透明紡絲原料。(2)將紡絲物料放入抽真空烘箱中，于100°C下連續(xù)真空干燥40h ；(3)紡絲物料經(jīng)計量后進(jìn)行熔融紡絲，紡絲溫度為230°C。紡絲速度為400m/min。紡絲噴絲板的噴絲孔為X形。熱棍牽伸倍數(shù)為2. 3倍,牽伸溫度為100°C。以水為萃取液，萃取液溫度為10°C ;再經(jīng)超聲水洗，超聲水洗溫度為30°C ；(4)上油后，在溫度為70°C時干燥再卷繞，得到截面為四葉形的纖維，其斷裂強度為2. 7cN/dtex，纖維單絲纖度為24dtex。實施例8(I)將取代度為2. 3、聚合度為450和重均分子量為262300的醋酸纖維素粉碎至250目，干燥后與1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸鹽(BMMOTF)按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)比3:1均勻混合。將混合物喂入雙螺桿共混儀共混擠出、切片，雙螺桿共混儀采用同向螺桿共混擠出，其中喂料段、熔融段、計量段及機頭溫度分別是190°C 200°C，200°C，190 200°C，190°C，擠出機轉(zhuǎn)速為10 50轉(zhuǎn)/分。得到淡黃色透明紡絲原料。(2)將紡絲物料放入抽真空烘箱中，于100°C下連續(xù)真空干燥40h ；(3)紡絲物料經(jīng)計量后進(jìn)行熔融紡絲，紡絲溫度為210°C。紡絲速度為400m/min。紡絲噴絲板的噴絲孔為C形。熱棍牽伸倍數(shù)為1. 5倍,牽伸溫度為100°C。以水為萃取液，萃取液溫度為10°C ;再經(jīng)超聲水洗，超聲水洗溫度為30°C ；(4)上油后，在溫度為70°C時干燥再卷繞，得到中空纖維，其斷裂強度為2. ScN/dtex,纖維單絲纖度為16dtex。實施例9(I)將取代度為2. 5、聚合度為450和重均分子量為291000的醋酸纖維素粉碎至280目，干燥后與1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽(BMMPF6)按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)比2:1均勻混合。將混合物喂入雙螺桿共混儀共混擠出、切片，雙螺桿共混儀采用同向螺桿共混擠出，其中喂料段、熔融段、計量段及機頭溫度分別是180°C 190°C，190°C，170 180°C，170°C，擠出機轉(zhuǎn)速為10 50轉(zhuǎn)/分。得到淡黃色透明紡絲原料。(2)將紡絲物料放入抽真空烘箱中，于70°C下連續(xù)真空干燥30h ；(3)紡絲物料經(jīng)計量后進(jìn)行熔融紡絲，紡絲溫度為210°C。紡絲速度為720m/min。熱輥牽伸倍數(shù)為1.1倍，牽伸溫度為70°c。以水和離子液體1- 丁基，3甲基-咪唑氯鹽混合液為萃取液，離子液體含量為30%;萃取液溫度為10°C ;再經(jīng)超聲水洗，超聲水洗溫度為30 0C ；(4)上油后，在溫度為70°C時干燥再卷繞，得到截面為圓形的纖維，其斷裂強度為
3.OcN/dtex,纖維單絲纖度為13dtex。實施例10(I)將取代度為2.1、聚合度為850和重均分子量為331200的醋酸纖維素粉碎至280目，干燥后與1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽(BMMPF6)按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)比2:1均勻混合。將混合物喂入雙螺桿共混儀共混擠出、切片，雙螺桿共混儀采用同向螺桿共混擠出，其中喂料段、熔融段、計量段及機頭溫度分別是180°C 190°C，190°C，170 180°C，170°C，擠出機轉(zhuǎn)速為50 80轉(zhuǎn)/分。得到淡黃色透明紡絲原料。(2)將紡絲物料放入抽真空烘箱中，于70°C下連續(xù)真空干燥30h ；(3)紡絲物料經(jīng)計量后進(jìn)行熔融紡絲，紡絲溫度為210°C。紡絲速度為200m/min。紡絲噴絲板的噴絲孔為五葉形。輥牽伸倍數(shù)為1.1倍，牽伸溫度為70°C。以水和離子液體1-丁基，3甲基-咪唑氯鹽混合液為萃取液，離子液體含量為30%;萃取液溫度為10°C;再經(jīng)超聲水洗，超聲水洗溫度為30°C ；(4)上油后，在溫度為70°C時干燥再卷繞，得到截面為五葉形的纖維，其斷裂強度為2. 3cN/dtex,纖維單絲纖度為28dtex。實施例11(I)將取代度為2. 4、聚合度為750和重均分子量為305400的醋酸纖維素粉碎至230目，干燥后與1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽(BMMPF6)按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)比3:1均勻混合。將混合物喂入雙螺桿共混儀共混擠出、切片，雙螺桿共混儀采用同向螺桿共混擠出，其中喂料段、熔融段、計量段及機頭溫度分別是190°C 200°C，210°C，190 200°C，190°C，擠出機轉(zhuǎn)速為50 80轉(zhuǎn)/分。得到淡黃色透明紡絲原料。(2)將紡絲物料放入抽真空烘箱中，于90°C下連續(xù)真空干燥30h ；(3)紡絲物料經(jīng)計量后進(jìn)行熔融紡絲，紡絲溫度為220°C。紡絲速度為150m/min。紡絲噴絲板的噴絲孔為扇形。輥牽伸倍數(shù)為1. 4倍，牽伸溫度為90°C。以水和離子液體1- 丁基，3甲基-咪唑氯鹽混合液為萃取液，離子液體含量為30% ;萃取液溫度為10°C;再經(jīng)超聲水洗，超聲水洗溫度為30°C ；(4)上油后，在溫度為70°C時干燥再卷繞，得到截面為扇形的纖維，其斷裂強度為
2.2cN/dtex,纖維單絲纖度為35dtex。實施例12(I)將取代度為2. 2、聚合度為240和重均分子量為201500的醋酸纖維素粉碎至280目，干燥后與1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽(BMMCl)按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)比2:1均勻混合。將混合物喂入雙螺桿共混儀共混擠出、切片，雙螺桿共混儀采用同向螺桿共混擠出，其中喂料段、熔融段、計量段及機頭溫度分別是180°C 190°C，190°C，170 180°C，170°C，擠出機轉(zhuǎn)速為10 50轉(zhuǎn)/分。得到淡黃色透明紡絲原料。(2)將紡絲物料放入抽真空烘箱中，于70°C下連續(xù)真空干燥70h ；(3)紡絲物料經(jīng)計量后進(jìn)行熔融紡絲，紡絲溫度為230°C。紡絲速度為350m/min。熱輥牽伸倍數(shù)為1. 8倍，牽伸溫度為70°C。以水為萃取液，萃取液溫度為10°C;再經(jīng)超聲水洗，超聲水洗溫度為30°C ；(4)上油后，在溫度為80°C時干燥再卷繞，得到截面為圓形的纖維，其斷裂強度為2. 3cN/dtex,纖維單絲纖度為20dtex。
權(quán)利要求
1.一種醋酸纖維的制備方法，其特征是包括以下步驟(1)醋酸纖維素粉碎后與離子液體均勻混合，將混合物喂入雙螺桿共混儀共混擠出，得到無色透明或呈淡黃色的紡絲物料；(2)將紡絲物料于40°C 120°C下連續(xù)真空干燥30 70h；(3)熔融紡絲干燥后的紡絲物料經(jīng)紡絲組件熔融紡絲，然后經(jīng)過熱輥牽伸、萃取液，水洗；(4)再經(jīng)上油、干燥和卷繞工序，得到纖維斷裂強度為2.2 6cN/dteX的醋酸纖維； 所述的離子液體由陽離子和陰離子組成；所述陽離子為1，3_ 二烷基咪唑或1-R11-R2-二烴基咪唑中的一種，其中R1為符合以下規(guī)則的烴基(I)至少含有兩個碳原子，(2)不多于20個碳原子，(3)至少含有一個雙鍵；R2為含有I 4個碳原子的飽和或不飽和的烴基；所述陰離子為鹵素離子、四氟硼酸根、六氟磷酸根或三氟甲黃酸根；所述熔融共混的溫度為160°C 250°C ；所述熔融紡絲速度為100m/min 1000m/min,紡絲溫度為180°C 260°C ；所述萃取液為水和離子液體的混合溶液，其中離子液體質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過30% ;萃取液溫度為10°C 60°C。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種醋酸纖維的制備方法，其特征在于，所述的醋酸纖維素重均分子量為100000 400000,醋酸纖維素聚合度為200 1000,醋酸纖維素?；〈葹?2. O 2. 6。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于，所述的醋酸纖維素與離子液體的質(zhì)量比為7 2:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種醋酸纖維的制備方法，其特征在于，所述雙螺桿共混儀的喂料段、熔融段、計量段及機頭的溫度分別為160 250°C，160 250°C，160 240°C， 160 240°C ;轉(zhuǎn)速為10 120轉(zhuǎn)/分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種醋酸纖維的制備方法，其特征在于，所述的醋酸纖維素粉碎后的顆粒度小于300目。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種醋酸纖維的制備方法，其特征在于，所述的熱輥牽伸倍數(shù)為1.1 6倍，牽伸溫度為40 120°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種醋酸纖維的制備方法，其特征在于，所述的水洗為超聲水洗，水洗過程中水的溫度為30 100 °C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種醋酸纖維的制備方法，其特征在于，所述的干燥溫度在 30 IOO0C0
9.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種醋酸纖維的制備方法，其特征在于，所述醋酸纖維的單絲纖度為5 35dtex ;所述的醋酸纖維包括長絲、短纖維以及絲束。
10.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種醋酸纖維的制備方法，其特征在于，所述醋酸纖維的纖維截面為圓形、三角形、五角形、三葉形、四葉形、五葉形、扇形或中空形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種醋酸纖維的制備方法，特別是一種以離子液體為增塑劑對醋酸纖維素進(jìn)行增塑改性后經(jīng)由熔融紡絲工藝制備醋酸纖維的方法，包括以下步驟(1)醋酸纖維素與離子液體均勻混合后擠出；(2)將紡絲物料真空干燥；(3)熔融紡絲紡絲物料經(jīng)計量泵、噴絲板紡絲，經(jīng)過熱輥牽伸、萃取液、水洗；(4)再經(jīng)上油、干燥、卷繞工序，得到纖維斷裂強度為2.2～6cN/dtex的醋酸纖維。本發(fā)明的一種醋酸纖維的制備方法解決了現(xiàn)有技術(shù)在醋酸纖維干法紡絲過程中所存在的纖維力學(xué)性能較差、斷裂強度低以及醋酸纖維素增塑熔紡過程中因增塑劑滲出或揮發(fā)、醋酸纖維素接枝共聚物脆性大、加工困難所造成的纖維纖度較大、強度較低等問題。
文檔編號D01D1/00GK103014892SQ201210574610
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者劉娜, 王華平, 張玉梅, 姚勇波, 楊春雷, 于金超 申請人:東華大學(xué)