[發明專利]一種羥乙基纖維素纖維的制備方法

無效

• 申請號: 201010207635.0
• 申請日: 2010-06-23
• 公開（公告）號: CN101864607A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 王夏琴;李冬梅;胡祖明;周興平;張敬芳;李雪峰
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: D01F2/28
• 分類號: D01F2/28;D01D1/02;D01D5/06;C08B11/08
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 黃志達;謝文凱

技術領域

本發明屬纖維素纖維的制備領域，特別是涉及一種羥乙基纖維素纖維的制備方法

背景技術

纖維素纖維具有優良的吸濕和透氣性，符合人體皮膚的生理要求，并且還具有手感柔軟、易染色、抗靜電等優點，因此近幾年全世界對纖維素纖維的年需求量一直保持在250萬噸以上。實際上纖維素的來源十分豐富，是由自然界中CO₂和H₂O通過植物的光合作用而生成，廢棄后能參與自然界的大循環，被再次分解成CO₂和H₂O后重新被植物吸收。由于纖維素的熔融和溶液加工都存在種種困難，因此人類對纖維素的開發利用率仍十分低，絕大部分纖維素未被提取利用就被廢棄或作為燃料使用。目前用以生產化學纖維的原料大部分來源于石油，造成了石油資源的緊缺和環境污染的加重等問題，如果能充分利用快速更新的天然資源纖維素，通過綠色加工方法來制備化學纖維，則具有重要的戰略意義。

目前纖維素纖維的制備方法一般采用以下的三種方法：

一是Lyocell或Tencel纖維工藝。上世紀70年代以來，國內外出現了以N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)為溶劑，將纖維素直接溶解的濕法紡絲工藝，這一方案的存在的問題是：纖維素溶解溫度過高，加工窗口窄，溶劑昂貴，溶劑回收能耗高。

二是粘膠纖維工藝。粘膠纖維工藝已被使用了一百多年，目前仍然是纖維素纖維的主要生產方法。該工藝通過CS₂與纖維素反應，生成可溶于普通溶劑的纖維素磺酸酯，得到紡絲原液。在紡絲過程中再通過濃H₂SO₄把纖維素磺酸酯還原成纖維素，得到纖維素纖維，同時會釋放出H₂S氣體。此工藝三廢問題十分嚴重，能耗高，因此一些發達國家已經逐漸退出了傳統粘膠纖維生產領域。

三是CarbaCell(CC)工藝。1998年德國Zimmer公司發表了CC工藝的專利DE19635473，該工藝以尿素取代CS₂與纖維素反應，生成纖維素氨基甲酸酯中間體，以避免粘膠工藝中CS₂和H₂S等有毒氣體的排放問題，不過該工藝由于存在纖維素氨基甲酸酯的反應控制問題，因而未得到有效推廣。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種羥乙基纖維素纖維的制備方法，該方法所用原料環境友好、低能耗，工藝簡單，可連續化生產，有利于工業化推廣。

本發明的一種羥乙基纖維素纖維的制備方法，包括：

(1)低取代度羥乙基纖維素HEC纖維的制備

以含30wt％α纖維素的堿纖維素為原料，在真空中于25℃與環氧乙烷反應1～2小時，其中環氧乙烷：堿纖維素中α纖維素摩爾比為0.2～1.6∶1，得到淡黃色產物，經中和、洗滌、過濾得低摩爾取代度的HEC；

(2)HEC紡絲原液的配制

將上述低摩爾取代度HEC在-5℃下，溶解于NaOH水溶液中，連續攪拌1小時后停止，制得紡絲原液；

(3)HEC纖維的紡絲成型

將上述制得的紡絲原液采用濕法紡絲成型，濕法紡絲工藝參數為：噴絲孔數為6～200孔，噴絲孔直徑為0.08～0.8mm；凝固浴溫度為35～65℃，凝固浴的組成為硫酸鋅的質量百分含量為1.8％，硫酸鈉的質量百分含量為26％，其余為水；水洗、牽伸浴是溫度為30～50℃的水浴，第一牽伸輥的紡絲速度為2～10m/min，拉伸倍數為1.1～2.5。

所述步驟(1)中的堿纖維素組分包括30wt％的α纖維素，17wt％的NaOH，其余為水，其老成后的平均聚合度為200～600。

所述步驟(1)中的HEC大分子鏈中單個葡萄糖環上摩爾取代度為0.35～1.1。

所述步驟(2)中的紡絲原液組分包括5～12wt％的HEC，8wt％的NaOH，其余為水。

該方法除了以環氧乙烷代替CS₂與纖維素反應，生成可溶于普通溶劑的低摩爾取代度HEC外，可采用與粘膠工藝相同的紡絲工藝條件來制備HEC纖維，因此制備工藝成熟，有利于工業化推廣，并且粘膠纖維廠可利用現有的生產設備和工藝，順利轉向HEC纖維的生產，克服了粘膠工藝的環境污染問題。制備低摩爾取代度HEC的原因在于商品化的HEC由于摩爾取代度較高，在水中溶脹程度大，不能在凝固浴中順利凝固成纖維。

有益效果