[發明專利]纖維素纖維的紡絲方法

有效

• 申請號: 201811398169.1
• 申請日: 2018-11-22
• 公開（公告）號: CN109468688B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 趙張剛;勞彩琴
• 申請（專利權）人: 紹興美標紡織品檢驗有限公司
• 主分類號: D01D5/06
• 分類號: D01D5/06;D01D5/04;D01D1/02;D01F2/00
• 代理公司: 北京悅成知識產權代理事務所(普通合伙) 11527
• 代理人: 樊耀峰

本發明公開了一種纖維素纖維的紡絲方法，將纖維素粘液采用干噴濕式紡絲法紡制成纖維素纖維；所述纖維素粘液為纖維素的離子液體溶液，所述纖維素粘液和所述纖維素纖維均不含其他成纖高分子，所述干噴濕式紡絲法的卷繞速度為400～1500m/min。本發明的方法可以將纖維素的離子液體溶液高速紡制成纖維。

技術領域

本發明涉及一種纖維素纖維的紡絲方法，尤其是一種采用離子液體為溶劑紡制纖維素纖維的工業化方法。

背景技術

聚丙烯(PP)、聚酯(PET)、聚乙烯(PE)、尼龍(Nylon)等來源于石化資源的合成纖維具有優良的性能，依然是最主要的纖維品種。然而，石化資源的產量日益減少，且面臨耗竭。纖維素具有良好的生物兼容性及可降解性，并且來源廣泛，但是其普及程度仍然不及上述合成纖維。目前，纖維素的開發利用逐漸收到人們的重視。

纖維素具有較高的結晶度、分子間及分子內存在著大量氫鍵，使得纖維素難以熔融紡絲，并且大部分溶劑也無法溶解。這導致纖維素的加工利用受到限制。因此，開發環境友好的纖維素高效溶劑對于纖維素纖維的普及應用是非常重要的。

傳統的纖維素纖維的紡絲過程十分繁雜，紡絲速度甚慢，耗時甚久，且排放物質極易造成環境污染。近年來，開發出以氧化甲基嗎啉(N-methylmorpholine N-oxide，簡稱NMMO)為代表的溶劑法纖維素纖維(Lyocell)紡絲工藝。NMMO溶解纖維素的溫度高、時間長，容易導致纖維素粘液變深，聚合度降低。因此，離子液體作為新型溶劑，開始受到重視。離子液體為在室溫或室溫附近溫度下呈液態且由離子構成的物質，通常是一種由體積較大的不對稱有機陽離子和體積較小的無機/有機陰離子組成的、在室溫下呈熔融態的鹽。與傳統溶劑相比，離子液體具有諸多優異特性。離子液體在低蒸汽壓下不易揮發，解決了有機物質容易揮發導致的環境污染問題。離子液體具有低熔點、高極性的特性，可溶解許多有機物及無機物。另外，離子液體具有不可燃性、耐強酸、高熱穩定性、高導電度、電化學穩定性高等特點。此外，離子液體可根據不同需求進行設計，使其具有獨特性質。離子液體在常壓下使用，不但可以降低成本，也可以減少有機溶劑對環境的污染及人類的傷害。綜上，離子液體被稱為一種綠色環保溶劑。

通過咪唑類、吡啶類等陽離子與酰胺、六氟磷酸、四氟硼酸鹽、乙酸酯及鹵化物等陰離子可以得到溶解纖維素的離子液體。關于離子液體法紡制纖維素纖維的相關文獻較多，但關于其真正產業化的報道卻很少。CN101402658A公開了一種離子液體溶劑催化熱降解纖維素的方法，采用烷基咪唑氯鹽離子液體為溶劑，在纖維素的離子液體溶液中，用小于原料總重量1％的固體酸為催化劑，附以離子液體為共催化劑，在0.01～4.00MPa和100～300℃下進行均相催化熱降解纖維素。由此可見，離子液體也容易導致纖維素降解。降解后的纖維素聚合度較小，無法滿足高速紡絲的要求，導致產業化困難。

CN102619026A公開一種納微纖維素纖維非織造布的制備方法，將纖維素粉末與離子液體制成均勻的混合物，將混合物喂入雙螺桿擠出機，制備紡絲溶液，再經過計量泵后被送入到紡絲模頭，從模頭的噴絲孔中擠出，形成紡絲溶液細流；將高壓熱風經由紡絲模頭的氣腔狹縫形成高速氣流吹向紡絲溶液細流，實現對溶液的拉伸細化；再經非織造布的成形與后處理后得到納微纖維素纖維非織造布。上述紡絲工藝的紡絲速度慢，僅能獲得無紡布，無法獲得高強度纖維素纖維。

CN103352266A公開了一種纖維素與熱塑性高聚物皮芯型復合纖維的制備方法，將纖維素和熱塑性高聚物真空干燥；將真空干燥后的纖維素和離子液體按配比加入高速攪拌機混合均勻；將纖維素和離子液體的混合物加入同向雙螺桿擠出機的一個投料口，將真空干燥后的熱塑性高聚物加入到另一個投料口，通過同向雙螺桿擠出機將兩者擠出，進入紡絲組件中通過噴絲板進行紡絲，將所得的復合纖維經過水槽洗去皮層中的離子液體，然后通過紡絲組件進行拉伸、卷繞，得到纖維素與熱塑性高聚物皮芯型復合纖維。上述方法中的纖維卷繞速度可以達到500～1500m/min，但必須采用聚酯等成纖高分子作為芯層。實際上，可以高速紡絲的貢獻主要來自聚酯等成纖高分子，而不是纖維素。