專利名稱：采用離子液體溶解和加工木棉竹麻纖維的方法
技術領域：
本發(fā)明屬纖維制備領域，特別是涉及采用離子液體溶解和加工木棉竹麻纖維的方法。
技術背景自然界中的所有物質中纖維素不僅儲備量最大，而且有巨大的恢復量。目前只有極少 的纖維素被制成纖維。用于制造纖維和薄膜的纖維素量，還不及世界工業(yè)生產的纖維素產 量的4%。隨著人類對自然界認識的不斷深入以及石油、煤、天然氣等資源的F1益短缺，纖 維素的利用還將逐漸擴大。纖維素纖維由于原料纖維素能被生物分解或安全燃燒轉化成水 蒸氣和二氧化碳，由廢棄物引起的破壞環(huán)境問題少。因此發(fā)展纖維素纖維是十分必要的。制造再生纖維素纖維的半制品——漿粕的原材料來源也相當廣泛，從優(yōu)質的針葉木和 棉短絨到闊葉木、速生材、竹子以及各種草本植物(如甘蔗渣、蘆葦、麻桿等)。由于竹 生長周期短， 一般3 5年即可成材砍伐，產量高，對生長環(huán)境要求低，使得成本較低。且 不影響生態(tài)平衡，因此是未來極佳的紡織原料。并且竹的橫截面布滿了不規(guī)則的空隙，是 一種超中空纖維，可在瞬間吸收和蒸發(fā)水分，具有極佳的透氣、透濕的毛細管效應；因此， 竹纖維吸具有吸濕性能好、透氣性強、手感柔軟、織物懸垂性好、上色容易、穿著涼爽等 一系列優(yōu)點。同時，竹纖維還具有抑菌性能，穿著時不因水洗、摩擦等外力而降低或消失， 因此開發(fā)竹纖維顯得非常有必要，具有可持續(xù)發(fā)展功能。我國麻類作物資源豐富，品種齊全，擁有幾乎世界所有的主要麻類作物。栽培的主要 韌皮纖維作物有苧麻、亞麻、大麻、紅麻(原稱洋麻)、黃麻、青麻(原稱苘麻)、大麻和 劍麻等。麻材具有天然的抑菌、防霉性質.在生長過程中農藥和殺蟲劑使用少，平均產量 非常高。將天然麻經過溶解再生后，得到的再生麻纖維的可紡性、織造性、可染性良好， 手感柔軟，具有吸濕性、透氣性、強力高等特點，再生麻纖維的力學性能和穿著性能與明 顯優(yōu)于天然麻纖維。在再生麻纖維的生產過程中極大限度地保留了抑菌、防霉物質，使其 架接在麻纖維大分子鏈上不受破壞，所以仍具有抑菌、防霉性能。同時紗線具有抗靜電、 高吸濕性、抗紫外線輻射等作用。目前生產纖維素纖維主要采用的是粘膠法，生產過程冗長而復雜，能耗和操作費用高， 并存在廢氣、廢水、廢渣的污染、處理回收等多項問題。而離子液體作為一種新型的纖維 素溶劑，在較寬的范圍內以液態(tài)存在，且具有良好的熱穩(wěn)定性，無毒、無揮發(fā)性，.有利于 環(huán)境保護和操作人員健康?？梢酝ㄟ^選擇適宜的陰、陽離子組合而改變其物理化學性質， 是許多有機物、無機物和高分子材料的良溶劑。許多離子液體對纖維素的溶解度很大，有些甚至達到25%;而采用纖維素黃化法生產粘膠纖維所采用的纖維素濃度不超過10%，因 此采用離子液體生產纖維素纖維可以大大提高生產效率。目前見于報道的木、棉、竹、麻復合纖維報道主要是傳統(tǒng)粘膠法生產竹纖維。 如200610020970.3。 發(fā)明內容本發(fā)明的目的是提供一種采用離子液體溶解和加工木棉竹麻纖維的方法，該方法利用 了木、棉、竹、麻纖維的不同纖維特性及它們作為一種天然纖維素，可以溶解在共同溶劑 中進行加工，以木、棉、竹、麻原料中任意兩種或兩種以上任意組合為原料來生產復合纖 維，以實現(xiàn)生態(tài)安全生產，同時還克服了單獨使用棉、木漿沒有的抗菌抑菌防臭功能，還 克服了單獨使用麻漿、竹漿纖維強度低、白度差的問題，而且原料來源廣泛，生產工藝優(yōu) 化，能夠根據(jù)需要綜合各種天然纖維素的優(yōu)點。本發(fā)明的一種采用離子液體溶解和加工木棉竹麻纖維的方法，包括下列歩驟(1) 將粉碎的木、棉、竹、麻漿粕與離子液體混合均勻，在35 16(TC溫度下溶解、脫泡 1~120小時，形成總固含量為3 40%的均一穩(wěn)定紡絲溶液，其中木、棉、竹與麻的質量比 為1~96%: 1 96%:1 96%:1~%%，微波輻射、施加一定的真空度等有利于漿粕的溶解；(2) 經過濾、脫泡后，采用濕法紡絲、干噴濕紡法或熔噴濕紡法進行紡絲，凝固浴固化， 其中凝固浴為水或0 60%的離子液體水溶液，凝固浴溫度為0 90°C，紡絲速度為5 150 米/分；(3) 再經拉伸、水洗、漂白，以徹底除去纖維中的各種雜質，再經過上油、干燥等工序， 得到復合纖維。所述粉碎的木、棉、竹、麻漿粕是將聚合度在300-2500、 a-纖維素含量90~100%的木、 棉、竹、麻漿粕經過機械粉碎，漿粕經過活化處理或不做處理，麻種類可以是苧麻、亞麻、 大麻、紅麻(原稱洋麻)、黃麻、青麻、劍麻、蕉麻、菠蘿麻、椰殼麻等。所述離子液體是由陽離子和陰離子組成，陽離子為取代基是氫、C, C6的垸基、乙烯 基、丙烯基、丁烯基、羥乙基、羥丙基、烷氧基中的一種或幾種的垸基季鈸離子，烷基季 磷離子，垸基咪唑離子，烷基吡啶離子；所述的陰離子為鹵素離子、BF4—、 PF4—、 SCN—、 CN-、 OCN-、 CNO-、 CF3S03-、 CF3COCr、 (CF3S02)2N-、 (CF3S02)2Cr中的一種。所述拉伸是纖維經過緊張拉伸、噴頭拉伸、塑化拉伸、空氣浴后拉伸或回縮等一種或 幾種組合進行拉伸，總拉伸率為3~200% 。所述復合纖維包括共混短纖維和長絲，纖維強度是2 5 cN/dtex，纖維的形狀有常規(guī)和異形，得到的纖維不僅可作為紡織原料，而且可作為炭纖維的原絲。 本發(fā)明的有益效果(1) 采用離子液體制備纖維，避免了粘膠法冗長而復雜的生產過程，生產過程明顯縮短， 工藝能耗和操作費用低，且離子液體作為一種新型的纖維素溶劑，無毒無害、無揮發(fā)性， 有利于環(huán)境保護和操作人員健康，離子液體的水溶液還可用做凝固浴，且離子液體易于回 收，符合綠色生產的要求；(2) 本發(fā)明所制備得到的木棉竹麻復合纖維具有良好的機械強度，其機械性能明顯高于 相應的采用粘膠法生產的常規(guī)粘膠纖維；(3) 復合纖維制成的織物具有吸濕性能好、透氣性強、手感柔軟、織物懸垂性好、上色 容易、具有涼爽的感覺、抗菌性能，同時為用作醫(yī)藥、衛(wèi)生材料提供了一種材料，如可制 成口罩、護墊、襯墊材料、衛(wèi)生巾、包裝袋等。
具體實施方式
下面結合具體實施例，進一歩闡述本發(fā)明。應理解，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。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內容之后，本領域技術 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利要求書所限定的范圍。每個實施例中的份數(shù)是重量份數(shù)。 實施例1將粉碎的3份木漿粕、3份棉漿粕、3份竹漿粕、1份麻、90份[BMIMCI (1-丁基-3-甲基咪唑鹽酸鹽)離子液體混合均勻，在45。C下攪拌24小時，得到紡絲溶液。紡絲溶液經過濾、脫泡后，經多孔噴絲板進入到含5%離子液體的凝固浴中，凝固浴 溫度為25°C。經過10%的拉伸后，再經水洗、漂白、上油、干燥等程序，紡絲速度為5 米/分，得到強度為3.2cN/dtex的纖維。實施例2將粉碎的l份木漿粕、2份棉漿粕、l份竹漿粕、l份麻、20份[BMIM]CI (1-丁基-3-甲基咪啤鹽酸鹽)離子液體混合均勻，在10(TC下攪拌120小時，得到紡絲溶液。紡絲溶液經過濾、脫泡后，經多孔噴絲板進入到水凝固浴中，凝固浴溫度為15°C。經 過3%的拉伸后，再經水洗、漂白、上油、干燥等程序，紡絲速度為20米/分，得到強度為 3.5cN/dtex的纖維。實施例3將粉碎的1份竹漿粕、1份竹漿粕、1份竹漿粕、9份麻、100份[AMIM]C1 (l-烯丙基 _3-甲基咪唑鹽酸鹽)離子液體混合均勻，在60'C下攪拌80小時，得到紡絲溶液。紡絲溶液經過濾、脫泡后，經多孔噴絲板進入到含25%離子液體的凝固浴中，凝固浴 溫度為55。C。經過8%的塑化拉伸后，再經水洗、漂白、上油、干燥等程序，紡絲速度為 30米/分，得到強度為4.0cN/dtex的纖維。
權利要求
1.一種采用離子液體溶解和加工木棉竹麻纖維的方法，包括下列步驟(1)將粉碎的木、棉、竹、麻漿粕與離子液體混合均勻，在35～160℃溫度下溶解、脫泡1～120小時，形成總固含量為3～40％的均一穩(wěn)定紡絲溶液，其中木、棉、竹與麻的質量比為1～96％∶1～96％∶1～96％∶1～96％；(2)經過濾、脫泡后，紡絲，凝固浴固化；(3)再經拉伸、水洗、漂白，再經過上油、干燥工序，得復合纖維。
2. 根據(jù)權利要求1所述的采用離子液體溶解和加工木棉竹麻纖維的方法，其特征在于所述粉碎的木、棉、竹、麻漿粕是將聚合度在300~2500、 a-纖維素含量90~100°/。的木、棉、竹、麻漿粕經過機械粉碎。
3. 根據(jù)權利要求l所述的采用離子液體溶解和加工木棉竹麻纖維的方法，其特征在于所述離子液體是由陽離子和陰離子組成，陽離子為取代基是氫、C廣C6的垸基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、羥乙基、羥丙基、烷氧基中的一種或幾種的烷基季銨離子，烷基季磷離子，烷基咪啤離子，垸基吡啶離子；所述的陰離子為鹵素離子、BF4-、 PF厶SCN-、 CN-、 OCN-、 CNCT、 CF3S03-、 CF3CO(r、 (CF3S02)2N-、 (CF3S02)2Cr中的一種。
4. 根據(jù)權利要求1所述的采用離子液體溶解和加工木棉竹麻纖維的方法，其特征在于 所述歩驟(2)中的紡絲是濕法紡絲、干噴濕紡法或熔噴濕紡法進行紡絲，其中凝固浴為 水或0~60%的離子液體水溶液，凝固浴溫度為0~90°C，紡絲速度為5 150米/分。
5. 根據(jù)權利要求1所述的采用離子液體溶解和加工木棉竹麻纖維的方法，其特征在于 所述歩驟(3)中的拉伸是纖維經過緊張拉伸、噴頭拉伸、塑化拉伸、空氣浴后拉伸或回 縮中的一種或幾種組合進行拉伸，總拉伸率為3~200%。
6. 根據(jù)權利要求1所述的采用離子液體溶解和加工木棉竹麻纖維的方法，其特征在于 所述復合纖維包括共混短纖維和長絲，纖維強度是2 5cN/dtex，纖維的截面形狀是常規(guī)或 異形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用離子液體溶解和加工木棉竹麻纖維的方法，包括(1)將粉碎的木、棉、竹、麻漿粕與離子液體混合均勻，在35～160℃溫度下溶解、脫泡1～120小時，形成總固含量為3～40％的均一穩(wěn)定紡絲溶液，其中木、棉、竹與麻的質量比為1～96％1～96％∶1～96％∶1～96％；(2)經過濾、脫泡后，紡絲，凝固浴固化；(3)再經拉伸、水洗、漂白，再經過上油、干燥工序，得復合纖維。本發(fā)明中使用離子液體生產效率高且易于回收，符合綠色生產的要求，制得的復合纖維具有良好的機械強度、機械性能，制成的織物具有吸濕性能好、透氣性強、手感柔軟、織物懸垂性好、上色容易、具有涼爽的感覺、抗菌性能，同時為用作醫(yī)藥、衛(wèi)生材料提供了一種材料。
文檔編號D01D1/02GK101225553SQ20081003351
公開日2008年7月23日 申請日期2008年2月4日 優(yōu)先權日2008年2月4日
發(fā)明者何春菊, 孫俊芬, 王慶瑞, 陳雪英 申請人:東華大學