[發明專利]纖維素竹炭纖維的溶劑法制備和應用

無效

• 申請號: 200810033788.0
• 申請日: 2008-02-22
• 公開（公告）號: CN101230493A
• 公開（公告）日: 2008-07-30
• 發明（設計）人: 何春菊;王慶瑞;陳雪英;孫俊芬
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: D01D1/02
• 分類號: D01D1/02;D01D1/10;D01D5/06;D01D5/12;D02J1/22;D01F2/00;D01F1/10
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所
• 代理人: 黃志達;謝文凱

技術領域

本發明屬纖維素竹炭纖維領域，特別是涉及一種纖維素竹炭纖維的溶劑法制備和應用。

背景技術

自然界中的所有物質中纖維素不僅儲備量大，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、天然氣等資源的日益短缺，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境問題少。因此發展纖維素纖維是十分必要的。其中，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、黃麻桿等)。

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存在，且具有良好的熱穩定性，無毒、無揮發性，有利于環境保護和操作人員健康。可以通過選擇適宜的陰、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35％；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。

竹炭內無數的孔內表面積，可吸附雜質，毒素與水份，甚至具有遠紅外線釋放作用。因此，竹炭具有優異的吸濕性、調濕性、除臭抗菌、蓄熱保溫、遠紅處與負離子釋放、屏蔽電磁輻射等特性。另處竹子作為一種優質天然材料，在中國被越來越多地應用到建筑、室內裝修乃至制作纖維和衣料等方面。因此，開發竹炭纖維素纖維具有現實意義。

目前見于報道的纖維素竹炭纖維報道主要是采用粘膠法生產：如中國專利200320110113.9、200610037895.1、200510102775.0公開了一種生產竹炭粘膠纖維的方法。

發明內容

本發明旨在提供一種纖維素竹炭纖維的溶劑法制備和應用，通過以離子液體作為纖維素的溶劑和竹炭粉的分散劑，制備纖維素/竹炭粉復合纖維，解決了目前采用粘膠法生產纖維素纖維所帶來的環境污染問題，并帶給纖維素釋放負離子的功能，滿足生產需要。

本發明旨的一種纖維素竹炭纖維的溶劑法制備，包括下列步驟：

(1)將粉碎的纖維素、竹炭粉、助劑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3～30％的均一穩定紡絲溶液，竹炭粉的混合質量比為0.01～20％，助劑的添加質量比為0～10％，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℃，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，得到纖維素竹炭共混復合纖維。

所述粉碎的纖維素是將聚合度在300～2500、α-纖維素含量90％～100％的天然纖維素(包括竹漿粕、木漿粕、棉漿粕、蘆葦漿、甘蔗渣漿、麻桿漿等)、細菌纖維素、棉花、醋酸纖維素等經過機械粉碎，漿粕經過活化處理或不做處理。

所述竹炭粉是將竹炭粉經超細化后所得，粒度50～400nm。

所述助劑是脂肪酸、硅烷偶聯劑或鈦酸酯。

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、C₁～C₆的烷基、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、烷基咪唑離子或烷基吡啶離子；所述的陰離子為鹵素離子、BF₄^-、PF₄^-、SCN^-、CN^-、OCN^-、CNO^-、CF₃SO₃^-、CF₃COO^-、(CF₃SO₂)₂N^-或(CF₃SO₂)₂Cl^-中的一種。