[發明專利]一種棉纖維的復合晶變改性方法

有效

• 申請號: 201310319443.2
• 申請日: 2013-07-26
• 公開（公告）號: CN103422274A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 孟婥;黃雙;孫以澤;徐洋
• 申請（專利權）人: 東華大學;上海盟津光電科技有限公司
• 主分類號: D06B5/14
• 分類號: D06B5/14;D06B15/00;D06M11/61;D06M101/06
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司 31224
• 代理人: 呂伴

技術領域

本發明涉及一種棉纖維的復合晶變改性方法，是一種通過將改性介質升壓至改性壓力、保壓一段時間、然后瞬間釋放壓力，再采用抽真空、高速離心旋轉牽伸和微波聯合作用并去除改性介質的棉纖維復合晶變改性方法。

背景技術

棉纖維細長柔軟，吸濕性好，耐強堿，耐有機溶劑，耐漂白劑以及隔熱耐熱，是最大宗的天然纖維。但其彈性和彈性恢復性較差，易發霉、易燃，染色能耗和污染都較大，上染率及色牢度也不高。

為了改變上述現狀，已有很多種改性方法，如物理改性方法、化學改性方法和生物改性方法。物理改性方法主要包括放電技術改性、高壓蒸汽閃爆改性、超聲空化及微波輻照改性、液氨加工改性等。化學改性方法主要包括纖維素酯類改性、纖維素醚類改性、纖維素接枝改性和纖維素交聯改性等。生物改性方法主要利用生物酶對纖維進行脫膠、拋光等處理。

現在國內外已經形成產業化生產的改性方法主要有液氨加工改性和堿絲光改性。液氨改性與堿絲光處理有著相似的效果，如天然卷曲消失、截面變圓、內腔變小等特點，但堿絲光改性的殘留堿液不易去除且還會導致纖維融蝕和不均勻性，最主要的差別是液氨改性效果優于堿絲光改性。國內利用液氨作為改性介質，在密閉容器中常規升壓—保壓—再回收纖維中改性介質的方法對棉纖維有一定效果，但該方法只有一次改性，溶脹不徹底、結晶度降低不明顯、染色性能沒有得到明顯改善。

發明內容

本發明的目的是提供一種棉纖維的復合晶變改性方法，是一種通過將改性介質增壓到改性壓力，并保壓一段時間后，瞬間釋放壓力，再采用抽真空、高速離心旋轉牽伸和微波聯合作用并去除改性介質的棉纖維復合晶變改性方法。

本發明的一種棉纖維的復合晶變改性方法，是將棉纖維置于密閉容器中，充入改性介質，升壓至改性壓力，然后瞬間釋放壓力，再采用抽真空、高速離心旋轉牽伸和微波聯合作用并去除改性介質，即獲得復合晶變改性棉纖維。其原理是：將棉纖維置于密閉容器中，該密閉容器可以在高壓下動密封和負壓下動密封，并且零泄漏。通過壓力平衡充液和非平衡調速充液，可調節充入密閉容器中改性介質的流量、時間和溫度，從而調控改性的壓力、兩相界面及上述參數的變化速率，進而調控液態介質的滲透率、滲透速率及蒸發速率等工藝參數；同時調節改性壓力的保壓時間；上述工藝可使改性介質的擴散系數提高，改性介質較好的滲透到纖維組織中，重構纖維素分子間的氫鍵網絡，改變了纖維的微觀結構，加劇纖維素大分子鏈段運動，使纖維素分子間發生溶脹作用，孔隙增大，結晶度減小，實現了纖維晶格結構的一次調控。再通過高速溢流，瞬間釋放密閉容器中大量液態改性介質，在纖維組織內部與外部瞬間產生巨大壓差，形成高速爆膨，使改性介質的擴散系數大幅提高，完全重構了纖維素分子間的氫鍵網絡，纖維素分子間溶脹作用更徹底，孔隙增大明顯，結晶度顯著降低，實現了纖維晶格結構的二次調控。最后再采用抽真空、高速離心旋轉牽伸、微波聯合作用，提升了絲光效果，結晶度也有所降低，實現了纖維晶格結構的第三次調控并同時去除棉纖維中的改性介質，大幅提高了改性效率，即完成了所述的復合晶變改性。針對不同剛度、不同組成成分的纖維，調節纖維晶格結構三次調控的相關參數，即可實現所述的復合晶變改性。復合晶變改性后棉纖維具有柔軟性能優良、防皺抗縮、耐久蓬松，大幅提高了纖維的紡、織、染性能，成為卓越的天然纖維新紡材。

作為優選的技術方案：

如上所述的一種棉纖維的復合晶變改性方法，所述棉纖維的長度為10～90mm，細度為0.05～0.4tex。

如上所述的一種棉纖維的復合晶變改性方法，通過纖維晶格結構的三次調控，使纖維素分子間溶脹作用更徹底，孔隙明顯增大，結晶度明顯降低，上染率提高，色牢度提高，絲光度提高，最后采用高速離心旋轉脫液、微波加熱和抽真空并行的蒸發方法去除棉纖維中的改性介質即完成了所述的復合晶變改性。采用所述的復合晶變改性方法，可使復合晶變改性棉纖維的微觀晶格與所述棉纖維的微觀晶格相比，孔隙增大10%～15%，結晶度減小11%～15%；所述復合晶變改性棉纖維與所述棉纖維相比，上染率提高18%～25%，色牢度提高15%～20%，改性效率提高10%～15%。

如上所述的一種棉纖維的復合晶變改性方法，改性介質為液氨；改性介質需具備如下三點特征：1）具有優良的擴散性；2）能與纖維素間形成大量的氫鍵，重構纖維素分子間的氫鍵網絡，提高纖維素的溶脹性能；3）易于相變調控，便于改性介質蒸發與回收。而液氨具有分子量小、粘性小、表面張力小、易于相變等特殊的物理性質，這些特殊性質使得液氨滿足上述三個特征。