[發明專利]一種制造再生纖維素纖維的方法

有效

• 申請號: 201010569710.8
• 申請日: 2010-12-01
• 公開（公告）號: CN102443868A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 孫玉山;朱慶松;李琳;王穎;程春祖;李曉俊;徐繼剛;駱強;謝和平;張均;徐鳴風;孔令熙;陳功林;李方全
• 申請（專利權）人: 中國紡織科學研究院
• 主分類號: D01F2/02
• 分類號: D01F2/02;D01D5/06
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明

技術領域

本發明涉及材料紡織領域，具體而言，涉及一種制造再生纖維素纖維的方法。

背景技術

纖維素纖維具有吸濕性好、穿著舒適等優點，是廣泛應用的重要紡織纖維。棉花麻等天然纖維素纖維由于受土地、氣候、水資源等限制不可能大量增加，而再生纖維素纖維的原料-天然纖維素幾乎可以從所有植物秸稈中獲得，可謂取之不盡、用之不竭。因此，充分利用天然纖維素發展再生纖維素纖維，不僅可以避免以石油為主要原料的非降解性合成纖維引起的環境污染，而且可以節省有限的不可再生石油資源。

傳統生產再生纖維素纖維的方法主要為粘膠法和銅氨法，但這兩種方法都存在環境污染嚴重的問題。直接溶劑法制備再生纖維素纖維成功地解決制備過程中的環境污染問題，在近三十年中，雖然人們發現了很多種可以溶解纖維素的溶劑，例如：二甲亞砜/氮氧化物、多聚甲醛/二甲亞砜、氯化鋰/二甲基乙酰胺、氨/硫氰酸銨水溶液、硫氰酸鈣/硫氰酸鈉水溶液、氯化鋅水溶液、氫氧化鈉水溶液等，但采用這些溶劑方法制造再生纖維素纖維仍然存在著各種不同的缺點，如溶劑易污染環境、價格高、溶解能力低、溶解過程繁雜，制造過程有副產物，或制得的纖維強度很低等問題，難以實現產業化。

值得關注的是，近幾年披露了以堿金屬氫氧化物(氫氧化鈉或氫氧化鋰)/尿素或(和)硫脲/水為溶劑制備再生纖維素纖維的方法，如CN?1482159A中披露了用5～12wt％氫氧化鈉和8～20wt％尿素的混合水溶液，經冷卻后快速攪拌直接溶解纖維素；CN?1702201A中將溶劑6～8wt％氫氧化鈉和10～20wt％尿素的混合水溶液預冷至-8～-15℃，然后在室溫下高速攪拌直接溶解粘均分子量低于1.5×10⁵的纖維素制得3～6wt％纖維素的纖維素溶液，經罐式靜置真空脫泡得紡絲原液，通過紡絲機濕法紡絲和兩步凝固浴法凝固再生制得再生纖維素纖維。

CN?1544515A采用氫氧化鈉/硫脲/水體系溶解纖維素，并探索性地制得了再生纖維素纖維；WO?2007/121609A1中以中試規模制備再生纖維素纖維，即將8.1-12wt％氫氧化鈉和3-6wt％硫脲的混合水溶液預冷至-10～5℃，然后在攪拌罐中于室溫(0～25℃)下加入纖維素并高速攪拌溶解制得4-10wt％纖維素的溶液，經罐式靜置真空脫泡制得紡絲原液，通過紡絲機濕法紡絲和兩步凝固浴法凝固再生得到纖維。

CN?1699442A以6～12wt％氫氧化鈉/3～8wt％硫脲/1～15wt％尿素的混合水溶液為溶劑制備再生纖維素纖維；CN101429682A通過將纖維素溶解在預冷至-12℃～-8℃的含有重量百分比為7～10％氫氧化鈉，4.5～7％硫脲，1～10％尿素，73％～87.5％水的混合溶液中并經過濾、脫泡制得濃度為2～12％的纖維素溶液，經雙凝固浴濕法紡絲制得再生纖維素纖維。

以堿(氫氧化鈉或氫氧化鋰)/尿素或(和)硫脲/水為溶劑制備再生纖維素纖維，具有溶劑價廉易得、無毒，纖維素溶解快，溶解過程無衍生化為直接溶解，溶解、紡絲溫度低，生產周期短，工藝流程簡單，溶劑易回收循環使用不污染環境，再生纖維素纖維不含硫(粘膠纖維含硫量10g/kg)是安全性很高的纖維材料等優點，因此具有低成本、綠色化的發展前景。

然而，上述這種溶劑法的相關專利技術存在以下不足：

(1)采用濕法紡絲，制得的再生纖維素纖維表現出較低的纖維強度，難以得到強度高于2.0cN/dtex的纖維，不及常規粘膠纖維(2.0～2.5cN/dtex)。由于纖維素大分子的結構特性，當原液噴絲進入凝固浴時即發生纖維素分子的解溶劑化作用并重新構建成分子間和分子內氫鍵網絡，致使大分子鏈間難以滑移、紡程中纖維的可拉伸取向程度低。盡管采用兩道凝固浴法可使纖維固化緩和和充分，利于纖維結構的均勻性和紡程中的多級拉伸，較一道凝固浴法可提高纖維強度，但仍難以得到高強度纖維。為了提高強度如果通過提高牽引或牽伸等操作進行強制提高分子取向程度的處理，將使制得的纖維伸長率過低。

(2)采用罐(或釜)式靜置真空脫泡方法，脫泡時間長。規?；糯髸r脫泡時間更長，脫泡效果也差，影響原液可紡性。由于脫泡時間長，為使纖維素溶液保持穩定的溶液態，需在低溫(如5℃)下進行脫泡，這進一步降低脫泡效率，并且離心脫泡法不適于規?；?。

(3)采用罐(或釜)式攪拌溶解纖維素，傳質傳熱效果差，在規?；糯笕芙鈺r容易造成溶液不均，且易產生凝膠粒塊，影響過濾和紡絲。由于溶劑是預先冷卻的，當采用大型罐(或釜)溶解時，不易較快地調控到所需的溶解溫度，影響溶解效果并延長溶解時間。