[發明專利]一種粘膠纖維的晶變改性方法

有效

• 申請號: 201310320607.3
• 申請日: 2013-07-26
• 公開（公告）號: CN103437098A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 孫以澤;孟婥;黃雙;孫志軍
• 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

本發明涉及一種粘膠纖維的晶變改性方法，具體地說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的粘膠纖維晶變改性方法。

背景技術

粘膠纖維手感柔軟光澤好，吸濕性、透氣性和染色性能良好，但由于彈性較差、織物易褶皺且不易恢復等弱點制約了它的發展。

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。

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粘膠纖維有一定效果，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粘膠纖維的晶變改性方法，具體地說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的粘膠纖維晶變改性方法。

本發明的一種粘膠纖維的晶變改性方法，是將粘膠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，去除改性介質，即獲得晶變改性粘膠纖維。其原理是：將粘膠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等速充液，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作參數；同時調節充液過程的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。最后采用加熱和抽真空并行的蒸發方法去除粘膠纖維中的改性介質即完成了所述的晶變改性方法。晶變改性后粘膠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：

如上所述的一種粘膠纖維的晶變改性方法，所述粘膠纖維的長度為20～100mm，細度為0.06～0.7tex。

如上所述的一種粘膠纖維的晶變改性方法，通過兩次重構纖維素分子間的氫鍵網絡，實現了纖維晶格結構的二次調控，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，最后采用加熱和抽真空并行的蒸發方法去除粘膠纖維中的改性介質即完成了所述的晶變改性。采用所述的晶變改性方法，可使晶變改性粘膠纖維的微觀晶格與所述粘膠纖維的微觀晶格相比，孔隙增大8%～12%，結晶度減小10%～18%；所述晶變改性粘膠纖維與所述粘膠纖維相比，上染率提高18%～23%，色牢度提高15%～20%。

如上所述的一種粘膠纖維的晶變改性方法，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。

如上所述的一種粘膠纖維的晶變改性方法，改性壓力瞬間釋放，瞬間產生較大壓力差，可以大幅提高改性介質的擴散系數，使粘膠纖維產生充分溶脹，是晶變改性的關鍵工藝過程。對不同的粘膠纖維，要求的改性壓力不同，壓力釋放的快慢不同，瞬間產生的壓力差不同，在不提高改性壓力的前提下，要獲得盡可能高的釋放壓力差，應使改性壓力降到負壓。對粘膠纖維，改性壓力需要大于等于0.5MPa，會達到1.5MPa。因此所述改性壓力應為0.5～1.5MPa。為獲得盡可能高的釋放壓力差，應使改性壓力降到負壓，因此改性壓力的瞬間釋放，要求改性壓力瞬間降到改性壓力的1%及以下。