CN104032399A - 醋酸纤维的干湿法制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种醋酸纤维的干湿法制备方法，以含水率1-15%的冰醋酸为溶剂，将取代度为2.0-2.9、聚合度为300-800的醋酸纤维素配制成浓度为12%-24%的溶液，在30-80℃下搅拌溶解2-6h，形成醋酸纤维素纺丝液。将脱泡后的纺丝液通过喷丝头挤出并经过50-500mm空气层后进入温度为20-60℃的凝固浴中形成初生纤维，再经拉伸、水洗、干燥、上油等后处理工艺制成醋酸纤维成品。本发明用于生产醋酸纤维，成品的聚合度较高、力学性能较好、应用领域更广，而且生产设备投资较低，生产过程污染较少。

Description

醋酸纤维的干湿法制备方法

技术领域

本发明涉及醋酸纤维的生产工艺和生产方法。

背景技术

醋酸纤维又称作醋酸纤维素纤维，是世界上开发比较早的化学纤维之一，目前是再生纤维素纤维中仅次于粘胶纤维的第二大品种。与粘胶、天丝等再生纤维素纤维相比，性能较接近桑蚕丝。使用分散染料染色的颜色鲜艳、色牢度高、回潮率低、弹性好、不易起皱，另具有良好的悬垂性、热塑性、尺寸稳定性，但是其本身也存在力学强度较低的缺点；加之变形、织造等后加工技术难度较大，使它在纺织中的应用和推广受到了一定影响；而且，醋酸纤维织物的耐用性能较差，这也是纺织用醋酸长丝消费量在最近几年持续下降的原因之一。因此，自醋酸纤维开始工业化生产以来，国内外研发人员就一直致力于以促进醋酸纤维工业发展、开拓醋酸纤维应用为目的的一系列研究工作。

目前国内外醋酸纤维主要是以丙酮为溶剂干法纺丝制得，为了提高在丙酮中的溶解性以及在纺丝过程中纺丝原液的流动性，醋酸纤维素的聚合度通常较低，一般控制在200- 400，因此得到的醋酸纤维力学性能相对较差，干强仅为1.05-1.25 Cn/dtex，断裂伸长率在28%以下，极大的限制了其应用领域。而采用湿法纺丝时，必须配备凝固浴的配置、循环及回收设备，工艺流程复杂，厂房建筑和设备投资费用都较大，纺丝速度低，成本高，且对环境污染较严重。因此，如何开发出一条成熟的高性能醋酸纤维生产工艺成为近年来国内外研究的热点问题。

专利申请号为201110142220.4的发明涉及一种二醋酸纤维素纤维的制备方法，特别是涉及一种以离子液体为溶剂进行干喷湿纺的二醋酸纤维素纤维的制备方法，包括以下步骤：(1)将二醋酸纤维素在离子液体中溶解，形成均一稳定的纺丝原液；(2)将纺丝原液进行干喷湿纺，得到所述的二醋酸纤维素纤维。专利申请号为201210574610.3的发明涉及一种醋酸纤维的制备方法，特别是一种以离子液体为增塑剂对醋酸纤维素进行增塑改性后经由熔融纺丝工艺制备醋酸纤维的方法，包括以下步骤：（1）醋酸纤维素与离子液体均匀混合后挤出；（2）将纺丝物料真空干燥；（3）熔融纺丝：纺丝物料经计量泵、喷丝板纺丝，经过热辊牵伸、萃取液、水洗；（4）再经上油、干燥、卷绕工序，得到纤维断裂强度为2.2～6cN/dtex的醋酸纤维。专利申请号为201010512167.8的发明涉及一种低醋酯化纤维素纤维及其制备方法，其中纤维素的羟基被部分醋酸酯基取代，取代度在0.01～0.5，原纤化指数≤2，纤维断裂强度≥2.0cN/dtex，断裂伸长在6％～30％，纤度≤3.5dtex。该三个发明采用的离子溶剂价格昂贵，能耗较高，不能进行规模化的生产应用。

专利申请号为200710011485.4 的发明提供了一种高吸附性醋酸纤维制作工艺，以木浆粕或棉短绒为起始原料，以醋酸酐为酯化剂，硫酸为催化剂，冰醋酸为溶剂，制成三醋酸酯，后经水解制成二醋酸酯，经丙酮溶解后加入具有纳米结构的高吸附性材料，过滤后经干法纺制成高吸附性醋酸纤维。该发明采用的丙酮容剂，污染较重。

发明内容

发明目的：本发明提供一种醋酸纤维的干湿法制备方法，解决现有技术生产的醋酸纤维素纤维力学性能差、生产成本高、环境污染严重的问题。

技术方案：

本发明公开的一种醋酸纤维的干湿法制备方法，含有以下制备步骤：

（1）醋酸纤维素纺丝液的制备：

在溶解釜中，以含水率1%-15%的冰醋酸为溶剂，将取代度为2.0-2.9、聚合度为300-800（优选取代度2.25-2.49，聚合度450-600，本方法中采用这样的原料获得的醋酸纤维的成型性和力学性能均更好）的醋酸纤维素（醋酸纤维素是纤维素分子中羟基用醋酐乙酰化，并经过水解后得到的一种化学改性的高聚物，取代度是指纤维素分子链上的每摩尔失水葡萄糖单元中的羟基被醋酐乙酰化的摩尔数）原料（片状、颗粒状）配制成浓度为12%-24%的溶液，在30-80℃下搅拌溶解2-6h（优选50-60℃搅拌溶解3-4h，此时溶液溶解得充分、均匀、稳定），再经过真空脱泡，形成醋酸纤维素纺丝液。

（2）凝固浴液的配置：

以水为溶剂、冰醋酸为溶质，配置浓度为5%-25%的醋酸水溶液，形成凝固浴液；凝固浴浓度为10-15%时醋酸纤维初生纤维的析出成型性较好。

（3）干湿法纺丝：

通过过滤及喷丝装置，将醋酸纤维素纺丝液由直径为0.01-0.1mm的喷丝孔挤出溶液细流，经过一段长度距离50-500mm（优选为100-200mm，此时溶液细流直径趋于稳定，水汽挥发率适中）的空气层，穿越或浸渍在20-60℃温度（最佳温度30℃，此时析出质量最好）的凝固浴液（穿越或浸渍时间为1-10s），醋酸纤维素高聚物在凝固浴液中析出而形成醋酸纤维初生纤维；溶液细流中的冰醋酸溶剂向凝固浴液扩散，凝固浴液中的凝固剂向溶液细流的内部扩散。

（4）拉伸处理：

采用拉伸装置将醋酸纤维初生纤维进行拉伸，拉伸延伸率为10%-60%（优选30%-40%，此时力学强度和柔韧性适中），成为醋酸纤维成品。

有益效果：

本发明相比于传统的干法生产工艺生产的醋酸纤维，聚合度较高，延伸率适中，醋酸纤维的力学性能有较大的提高。

根据本发明生产出来的醋酸纤维的长丝和短纤，其线密度分别按照国标GB/T14343-2008《长丝线密度实验方法》、GB/14335-2008《短纤维线密度实验方法》进行测定，力学性能分别按照国标GB/14344-2008《长丝拉伸性能试验方法》、GB/T14337-2008《短纤维拉伸性能试验方法》进行测定。结果表明：醋酸纤维长丝的单丝线密度为1.5-15dtex，断裂强度1.0-1.4 Cn/dtex，断裂伸长率15%-35%；醋酸纤维短纤维的单丝线密度为2.0-20dtex，断裂强度1.0-1.3 Cn/dtex，断裂伸长率20%-35%。提高了醋酸纤维的应用领域，可广泛用于制造纺织品、烟用滤嘴、医疗卫生用品、片基、塑料制品等等。

本发明相比于湿法生产的醋酸纤维，所需的厂房建筑和设备投资费用较低，大量减少凝固浴的配置、循环及回收设备，工艺流程简化，纺丝速度提高，产品成本较低。

本发明相比于单纯的干法和单纯的湿法等传统的醋酸纤维生产工艺方法，不使用丙酮作为溶剂，仅采用醋酸水溶液，对车间操作人员的危害减轻，对厂区环保指标有较好的改善。

附图说明

图1是本发明的一个制备工艺流程示意图。

具体实施方式

实施例1：

如附图所示，以含水10%的冰醋酸为溶剂，将取代度为2.0，聚合度为500的醋酸纤维素片配制浓度为18%的溶液，加入带有搅拌器、温度计的溶解釜中，常温下溶解4h，真空脱泡；通过过滤装置及计量泵，由喷丝孔挤出，喷丝头表面至凝固浴之间的距离设定为100mm；从喷丝头中挤出的溶液细流经过100mm距离的一段空气层后穿越凝固浴，凝固浴中冰醋酸含量为10%，凝固浴温度为40℃。溶液细流中的溶剂向凝固浴扩散，浴中的凝固剂向细流内部扩散，于是聚合物在凝固浴中析出而形成醋酸纤维。然后在延伸率为25%进行拉伸处理，所得到的醋酸纤维长丝的单丝线密度为6.1dtex，断裂强度1.21 Cn/dtex，断裂伸长率25.4%。

实施例2：

以含水5%的冰醋酸为溶剂，将取代度为2.5，聚合度为550的醋酸纤维素片配制浓度为22%的溶液，加入带有搅拌器、温度计的溶解釜中，在20℃下溶解3h，真空脱泡；通过过滤装置及计量泵，由喷丝孔挤出，喷丝头表面至凝固浴之间的距离设定为130mm；从喷丝头中挤出的溶液细流经过该段空气层后进入并穿越凝固浴2s时长，凝固浴冰醋酸含量15%，凝固浴温度为50℃，聚合物在凝固浴中析出而形成醋酸纤维；然后在延伸率为40%进行拉伸处理，得到的醋酸纤维长丝的单丝线密度为7.0dtex，断裂强度1.36 Cn/dtex，断裂伸长率28.0.1%。生产中几乎没有废气污染物排放，有利于环境保护。

实施例3：

如附图所示，以含水15%的冰醋酸为溶剂，将取代度为2.9，聚合度为600的醋酸纤维素颗粒配制浓度为12%的溶液，加入带有搅拌器、温度计的溶解釜中，在30℃下溶解6h，真空脱泡；通过过滤装置及计量泵，由喷丝孔挤出，从喷丝头中挤出的溶液细流经过200mm距离的一段空气层后浸渍在凝固浴5秒（5s）。凝固浴中冰醋酸含量为20%，凝固浴温度为20℃。溶液细流中的溶剂向凝固浴扩散，浴中的凝固剂向细流内部扩散，于是聚合物在凝固浴中析出而形成醋酸纤维。然后在延伸率为60%进行拉伸处理，所得到的醋酸纤维丝线的密度、断裂强度、断裂伸长率均好于传统湿法工艺生产的醋酸纤维丝。

Claims (4)

1.一种醋酸纤维的干湿法制备方法，其特征在于含有以下步骤：

（1）醋酸纤维素纺丝液的制备：

在溶解釜中，以含水率1%-15%的冰醋酸为溶剂，将取代度为2.0-2.9、聚合度为300-800的醋酸纤维素原料配制成浓度为12%-24%的溶液，再经过真空脱泡，形成醋酸纤维素纺丝液；

（2）凝固浴液的配置：

配制浓度为5%-25%的醋酸水溶液，形成凝固浴液；

（3）干湿法纺丝：

通过过滤及喷丝装置，将醋酸纤维素纺丝液由喷丝孔挤出溶液细流，经过50-500mm的空气层后，穿越或浸渍在20-60℃温度的凝固浴液中1-10s，析出而形成醋酸纤维初生纤维；

（4）拉伸处理：

采用拉伸装置将醋酸纤维初生纤维进行拉伸，延伸率为10%-60%，成为醋酸纤维成品。

2.如权利要求1所述的醋酸纤维的干湿法制备工艺，其特征在于：所述的步骤（1）中取代度可以为2.25-2.49，聚合度可以为550-690。

3.如权利要求1或2所述的醋酸纤维的干湿法制备工艺，其特征在于：所述的步骤（1）中，12%-24%的溶液是在30-80℃下搅拌溶解2-6h配制成的。

4. 如权利要求1或3所述的醋酸纤维的干湿法制备工艺，其特征在于：所述的步骤（3）中，空气层的长度距离为100-200mm。