一種高強(qiáng)粘膠纖維及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)粘膠纖維及其制備方法，所述的粘膠纖維滿足：干斷裂強(qiáng)度≥3.10cN/dtex，濕斷裂強(qiáng)度≥1.6cN/dtex，干斷裂伸長(zhǎng)率為14.0～19.0％。該制備方法包括以下工藝：合成一種改性三聚氰胺甲醛樹脂作為增強(qiáng)劑，再將其與粘膠溶液快速共混，采用常規(guī)紡絲技術(shù)制得高強(qiáng)粘膠纖維。本發(fā)明提供的高強(qiáng)粘膠纖維的制備方法工藝操作簡(jiǎn)單，解決了三聚氰胺甲醛樹脂與粘膠纖維相容性差的問題。用該方法制得的纖維強(qiáng)度較普通粘膠纖維有較大的提高，具有良好的應(yīng)用前景。
【專利說明】
一種高強(qiáng)粘膠纖維及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于纖維素粘膠纖維技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新，尤其涉及一種高強(qiáng)粘膠纖維及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]粘膠纖維具有一系列可貴的物理機(jī)械性能和符合衛(wèi)生要求的性質(zhì)。作為一種再生纖維素纖維，其最大特點(diǎn)是與棉纖維的某些性質(zhì)極為類似，穿著舒適，可紡性好，而它的纖度和長(zhǎng)度又可以按照用途來(lái)調(diào)節(jié)，因此受到廣泛歡迎。但普通粘膠纖維強(qiáng)度相對(duì)較低，濕態(tài)時(shí)發(fā)生溶脹，強(qiáng)度明顯下降，尺寸穩(wěn)定性較差，影響織物的服用性能。因此，通過共混等方法提高粘膠纖維的性能，制備出強(qiáng)度較高、尺寸穩(wěn)定性較好的粘膠纖維新品種，具有重要意義。
[0003]對(duì)于增強(qiáng)粘膠纖維的研究，很多專利都有涉及，例如中國(guó)專利CN101775671A公開了一種高強(qiáng)度粘膠纖維及其生產(chǎn)方法，其特征在于對(duì)片狀細(xì)菌纖維素進(jìn)行預(yù)處理，采用球磨法粉碎得到納米級(jí)的細(xì)菌纖維素粉體，然后將其與粘膠紡絲溶液混合并制成高強(qiáng)度粘膠纖維，但該方法操作過程繁瑣、工藝耗時(shí)較長(zhǎng)，不適合大量生產(chǎn)，且細(xì)菌纖維素粉體顆粒與粘膠紡絲溶液混合不均勻，容易影響纖維的性能；中國(guó)專利CN103255488A公開了一種利用無(wú)機(jī)納米晶須或有機(jī)納米晶須通過分散液分散后與粘膠原液共混制備高強(qiáng)度粘膠纖維的方法，但無(wú)機(jī)納米晶須或有機(jī)納米晶須與纖維素只是單純的物理共混，二者相容性較差，在紡絲成型過程中存在流失嚴(yán)重的問題，增強(qiáng)效果不是很好；中國(guó)專利CN104233510A公開了一種氨基樹脂增強(qiáng)纖維素纖維及其制備方法，其采用苯代三聚氰胺代替部分三聚氰胺與甲醛反應(yīng)，同時(shí)用小分子單官能團(tuán)醇類作為封端劑來(lái)合成三聚氰胺甲醛樹脂，然后與粘膠溶液共混紡絲，該方法合成的樹脂大部分為以單一分子為主的低分子量化合物，難以與纖維素分子形成交集，并且三聚氰胺甲醛樹脂與纖維素分子相容性較差，難以達(dá)到增強(qiáng)效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高強(qiáng)粘膠纖維及其制備方法，該高強(qiáng)粘膠纖維與普通粘膠纖維相比，干斷裂強(qiáng)度和濕斷裂強(qiáng)度都得到了明顯提高。
[0005]本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，設(shè)計(jì)一種高強(qiáng)粘膠纖維的制備方法，該制備方法包括以下工藝:制備一種高強(qiáng)粘膠纖維，該纖維的主要成分包括60?90%的纖維素，10?40%的改性三聚氰胺甲醛樹脂;選用對(duì)苯二胺、苯酚或間苯二酚中的一種作為三聚氰胺甲醛樹脂的增強(qiáng)改性劑;選用戊二醛、己二酸或聚丙二醇200中的一種作為三聚氰胺甲醛樹脂的增韌改性劑，并將含有增強(qiáng)改性劑的三聚氰胺甲醛分子鏈接，逐步形成具有一定分子量的改性三聚氰胺甲醛樹脂;選用有機(jī)鈦螯合物TMC-TE、鈦酸酯偶聯(lián)劑TMC-4或異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯中的一種為增容劑，提高改性樹脂與纖維素分子的相容性;選用氫氧化鈉溶液、碳酸鈉溶液、三乙醇胺作為pH調(diào)節(jié)劑。
[0006]本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，設(shè)計(jì)一種高強(qiáng)粘膠纖維，其特征在于采用上述制備方法制備，纖維的干斷裂強(qiáng)度彡3.10cN/dtex，濕斷裂強(qiáng)度彡1.6cN/dtex，干斷裂伸長(zhǎng)率為14.0?19.0%。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明設(shè)計(jì)方案是通過加入改性劑對(duì)三聚氰胺甲醛樹脂進(jìn)行增強(qiáng)增韌改性，并通過增容劑的作用，提高改性樹脂與纖維素分子的相容性，使兩種分子之間形成更多的交集，達(dá)到增強(qiáng)效果。其工藝簡(jiǎn)單、易操作、制造成本相對(duì)低廉，制得的粘膠纖維物理性能好，纖維的強(qiáng)度高。
【具體實(shí)施方式】
[0008]下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0009]本發(fā)明一種高強(qiáng)粘膠纖維的制備方法(簡(jiǎn)稱制備方法)，其特征在于操作步驟如下:
[0010](I)按摩爾比為1:1.5?4.5，稱取一定量的三聚氰胺和多聚甲醛于三口瓶中，加入適量的蒸餾水，在攪拌條件下升溫至30?500C，待溶液澄清后，調(diào)節(jié)pH值，控制在pH = 7?9，升溫至70?95°C，反應(yīng)30?60min;
[0011](2)降溫至40?600C，加入對(duì)苯二胺、苯酚或間苯二酚中的一種，反應(yīng)10?60min后，加入戊二醛、己二酸或聚丙二醇200中的一種，溫度升至60?95°C，反應(yīng)20?60min;
[0012](3)降溫至40?50°C，加入有機(jī)鈦螯合物TMC-TE、鈦酸酯偶聯(lián)劑TMC-4或異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯中的一種，共混10?30min，得到改性三聚氰胺甲醛樹脂；
[0013](4)稱取適量的粘膠溶液，將改性三聚氰胺甲醛樹脂添加到粘膠溶液中，改性三聚氰胺甲醛樹脂與粘膠溶液中纖維素的質(zhì)量比為40?10:60?90，經(jīng)過快速攪拌、真空脫泡、紡絲成型、牽伸、水洗、脫硫、干燥處理等工藝，最終制備成高強(qiáng)粘膠纖維。
[0014]所述增強(qiáng)改性劑為對(duì)苯二胺、苯酚或間苯二酚中的一種，所述增韌改性劑為戊二醛、己二酸或聚丙二醇200中的一種；所述增容劑為有機(jī)鈦螯合物TMC-TE、鈦酸酯偶聯(lián)劑TMC-4或異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯中的一種，提高改性樹脂與纖維素分子的相容性。
[0015]本發(fā)明高強(qiáng)粘膠纖維，其特征在于，采用上述制備方法制備的高強(qiáng)粘膠纖維，與普通粘膠纖維相比，纖維的干斷裂強(qiáng)度彡3.10cN/dteX，濕斷裂強(qiáng)度彡1.6cN/dteX，干斷裂伸長(zhǎng)率為14.0?19.0%。
[0016]實(shí)施例1:
[0017]按摩爾比為1:1.5，稱取三聚氰胺126.12g、多聚甲醛45g于三口瓶中，加入蒸餾水256.68g，在攪拌條件下升溫至30°C，待溶液澄清后，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值，控制在pH=9，升溫至700C，反應(yīng)60min ；降溫至40°C，按與三聚氰胺摩爾比為I: I加入94.1 Ig苯酚，反應(yīng)1min；按與三聚氰胺摩爾比為1:0.5加入50.06g戊二醛，升溫至60°C，反應(yīng)60min；降溫至400C，加入0.5%有機(jī)鈦螯合物TMC-TE 0.86g，共混30min ；稱取100g粘膠溶液，其中粘膠溶液中纖維素含量為8%，按改性三聚氰胺甲醛樹脂與粘膠溶液中纖維素的質(zhì)量比為35:65，將43.08g改性樹脂添加到相應(yīng)粘膠溶液中，經(jīng)過快速攪拌、真空脫泡、紡絲成型、牽伸、水洗、脫硫、干燥處理等常規(guī)紡絲工藝，最終制備成高強(qiáng)粘膠纖維。經(jīng)檢測(cè)，纖維的干斷裂強(qiáng)度為:3.21cN/dtex，濕斷裂強(qiáng)度為:1.87cN/dtex，干斷裂伸長(zhǎng)率為16.6 %。
[0018]實(shí)施例2:
[0019]按摩爾比為1:3.0，稱取三聚氰胺126.12g、多聚甲醛90g于三口瓶中，加入蒸餾水324.18g，在攪拌條件下升溫至50°C，待溶液澄清后，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值，控制在pH=7，升溫至950C，反應(yīng)30min ；降溫至60°C，按與三聚氰胺摩爾比為I: I加入108.14g對(duì)苯二胺，反應(yīng)60min ；按與三聚氰胺摩爾比為1: 2加入200.22g戊二醛，升溫至95°C，反應(yīng)20min ；降溫至500C，加入3%鈦酸酯偶聯(lián)劑TMC-4 6.48g，共混1min ；稱取100g粘膠溶液，其中粘膠溶液中纖維素含量為8%，按改性三聚氰胺甲醛樹脂與粘膠溶液中纖維素的質(zhì)量比為40:60，將53.33g改性樹脂添加到相應(yīng)粘膠溶液中，經(jīng)過快速攪拌、真空脫泡、紡絲成型、牽伸、水洗、脫硫、干燥處理等常規(guī)紡絲工藝，最終制備成高強(qiáng)粘膠纖維。經(jīng)檢測(cè)，纖維的干斷裂強(qiáng)度為:3.48cN/dtex，濕斷裂強(qiáng)度為:2.05cN/dtex，干斷裂伸長(zhǎng)率為14.0 %。
[0020]實(shí)施例3:
[0021]按摩爾比為1:4.5，稱取三聚氰胺126.12g、多聚甲醛135g于三口瓶中，加入蒸餾水391.68g，在攪拌條件下升溫至65°C，待溶液澄清后，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值，控制在pH=8，升溫至800C，反應(yīng)30min ；降溫至40°C，按與三聚氰胺摩爾比為I: I加入110.1Ig間苯二酚，反應(yīng)30min；按與三聚氰胺摩爾比為I:0.5加入73.07g己二酸，升溫至85°C，反應(yīng)50min；降溫至40°C，加入I %異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯2.61g，共混30min;稱取100g粘膠溶液，其中粘膠溶液中纖維素含量為8%，按改性三聚氰胺甲醛樹脂與粘膠溶液中纖維素的質(zhì)量比為35: 65，將43.08g改性樹脂添加到相應(yīng)粘膠溶液中，經(jīng)過快速攪拌、真空脫泡、紡絲成型、牽伸、水洗、脫硫、干燥處理等常規(guī)紡絲工藝，最終制備成高強(qiáng)粘膠纖維。經(jīng)檢測(cè)，纖維的干斷裂強(qiáng)度為:3.18cN/dtex，濕斷裂強(qiáng)度為:1.84cN/dtex，干斷裂伸長(zhǎng)率為17.8 %。
[0022]實(shí)施例4:
[0023]按摩爾比為1:3.5，稱取126.12g三聚氰胺、多聚甲醛105g于三口瓶中，加入蒸餾水346.68g，在攪拌的條件下升溫至65°C，待溶液澄清后，用碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)pH值，控制在pH=7，升溫至85°C，反應(yīng)40min;降溫至45°C，按與三聚氰胺摩爾比為1:2加入188.228苯酚，反應(yīng)40min；按與三聚氰胺摩爾比為I: 0.5加入10g聚丙二醇200，升溫至70°C，反應(yīng)25min；降溫至45°C，加入2%異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯4.62g，共混1min;稱取100g粘膠溶液，其中粘膠溶液中纖維素含量為8%，按改性三聚氰胺甲醛樹脂與粘膠溶液中纖維素的質(zhì)量比為30: 70，將34.29g改性樹脂添加到相應(yīng)粘膠溶液中，經(jīng)過快速攪拌、真空脫泡、紡絲成型、牽伸、水洗、脫硫、干燥處理等常規(guī)紡絲工藝，最終制備成高強(qiáng)粘膠纖維。經(jīng)檢測(cè)，纖維的干斷裂強(qiáng)度為:3.34cN/dtex，濕斷裂強(qiáng)度為:1.98cN/dtex，干斷裂伸長(zhǎng)率為15.2 %。
[0024]實(shí)施例5:
[0025]按摩爾比為1: 2.0，稱取126.12g三聚氰胺、多聚甲醛60g于三口瓶中，加入蒸餾水279.18g，在攪拌條件下升溫至600C，待溶液澄清后，用碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)pH值，控制在pH=7，升溫至850C，反應(yīng)50min ；降溫至50°C，按與三聚氰胺摩爾比為1:2加入216.28g對(duì)苯二胺，反應(yīng)50min;按與三聚氰胺摩爾比為1:1加入146.148己二酸，升溫至80°(:，反應(yīng)301^11;降溫至40 0C，加入0.5 %有機(jī)鈦螯合物TMC-TE 0.93g，共混17min;稱取100g粘膠溶液，其中粘膠溶液中纖維素含量為8%，按改性三聚氰胺甲醛樹脂與粘膠溶液中纖維素的質(zhì)量比為10:90，將8.89g改性樹脂添加到相應(yīng)粘膠溶液中，經(jīng)過快速攪拌、真空脫泡、紡絲成型、牽伸、水洗、脫硫、干燥處理等常規(guī)紡絲工藝，最終制備成高強(qiáng)粘膠纖維。經(jīng)檢測(cè)，纖維的干斷裂強(qiáng)度為:3.1 lcN/dtex，濕斷裂強(qiáng)度為:1.65cN/dtex，干斷裂伸長(zhǎng)率為19.0 %。
[0026]實(shí)施例6:
[0027]按摩爾比為1:2.5，稱取126.12g三聚氰胺、多聚甲醛75g于三口瓶中，加入蒸餾水301.68g，在攪拌條件下升溫至60 °C，待溶液澄清后，用三乙醇胺溶液調(diào)節(jié)pH值，控制在pH=8，升溫至800C，反應(yīng)50min ；降溫至40°C，按與三聚氰胺摩爾比為I: 2加入220.22g間苯二酚，反應(yīng)15min;按與三聚氰胺摩爾比為1:1加入100.1lg戊二醛，升溫至90°C，反應(yīng)40min;降溫至500C，加入I %鈦酸酯偶聯(lián)劑TMC-4 2.0Ig，共混13min;稱取100g粘膠溶液，其中粘膠溶液中纖維素含量為8%，按改性三聚氰胺甲醛樹脂與粘膠溶液中纖維素的質(zhì)量比為20:80，將20.0g改性樹脂添加到相應(yīng)粘膠溶液中，經(jīng)過快速攪拌、真空脫泡、紡絲成型、牽伸、水洗、脫硫、干燥處理等常規(guī)紡絲工藝，最終制備成高強(qiáng)粘膠纖維。經(jīng)檢測(cè)，纖維的干斷裂強(qiáng)度為:3.25cN/dtex，濕斷裂強(qiáng)度為:1.95cN/dtex，干斷裂伸長(zhǎng)率為16.1 %。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高強(qiáng)粘膠纖維，其特征在于:該纖維的主要成分包括60?90%的纖維素，10?40 %的改性三聚氰胺甲醛樹脂。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)粘膠纖維，其特征在于:所述的改性三聚氰胺甲醛樹脂中，三聚氰胺與甲醛的摩爾比為1:1.5?4.5，并以水作為溶液，水的含量為三聚氰胺甲醛樹脂的60 %。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高強(qiáng)粘膠纖維，其特征在于:所述的改性三聚氰胺甲醛樹脂中，選用對(duì)苯二胺、苯酚或間苯二酚中的一種作為增強(qiáng)改性劑，其與三聚氰胺的摩爾比為I?2:1;選用戊二醛、己二酸或聚丙二醇200中的一種作為增韌改性劑，其與三聚氰胺的摩爾比為0.5?2:1。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高強(qiáng)粘膠纖維，其特征在于:所述的改性三聚氰胺甲醛樹脂中，選用氫氧化鈉溶液、碳酸鈉溶液、三乙醇胺作為pH調(diào)節(jié)劑。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高強(qiáng)粘膠纖維，其特征在于:所述的改性三聚氰胺甲醛樹脂中，選用有機(jī)鈦螯合物TMC-TE、鈦酸酯偶聯(lián)劑TMC-4或異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯中的一種為增容劑，其添加量為三聚氰胺甲醛樹脂質(zhì)量百分比的0.5?3%。6.權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)粘膠纖維的制備方法，其特征在于:所述的改性三聚氰胺甲醛樹脂的制備步驟如下: (1)按摩爾比為1:1.5?4.5，稱取一定量的三聚氰胺和多聚甲醛于三口瓶中，加入適量的蒸餾水，在攪拌條件下升溫至30?50°C，待溶液澄清； (2)調(diào)節(jié)pH值，控制在pH=7?9，升溫至70?95°C，反應(yīng)30?60min; (3)降溫至40?600C，加入對(duì)苯二胺、苯酚或間苯二酚中的一種，反應(yīng)10?60min ； (4)加入戊二醛、己二酸或聚丙二醇200中的一種，溫度升至60?95°C，反應(yīng)20?60min; (5)降溫至40?50°C，加入有機(jī)鈦螯合物TMC-TE、鈦酸酯偶聯(lián)劑TMC-4或異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯中的一種，共混10?30min，得到改性三聚氰胺甲醛樹脂。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)粘膠纖維的制備方法，其特征在于:將改性三聚氰胺甲醛樹脂添加到粘膠溶液中，其中改性三聚氰胺甲醛樹脂與粘膠溶液中纖維素的質(zhì)量比為40?10:60?90，經(jīng)過快速攪拌、真空脫泡、紡絲成型、牽伸、水洗、脫硫、干燥處理等工藝，制備成高強(qiáng)粘膠纖維。
【文檔編號(hào)】D01F2/10GK106012075SQ201610619490
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月28日
【發(fā)明人】齊魯, 馬超, 李昌壘, 白立峰, 楊東昌
【申請(qǐng)人】天津工業(yè)大學(xué)