CN106498527A - 一种生产高湿模量纤维素纤维的工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生产高湿模量纤维素纤维的工艺方法，所述方法包括二次浸渍步骤。所述二次浸渍步骤在老成步骤之后，黄化步骤之前。本发明采用的特殊工艺，可以降低老成过程中再次产生的半纤维素，进一步提高黄化时甲种纤维素纯度，改善黄化效果；本发明采用在纺丝前加入氧化锌，在凝固成型过程中，加速了粘胶中纤维素黄酸锌的生产，延缓成型，抑制再生纤维素大分子的结晶化作用，锌离子晶核作用，在粘胶细流表面形成高密度的小而分散晶的区；特别是当加入的氧化锌加入量为1.2‑2.0%时，可以最大限度的提升纤维强力、模量。

Description

一种生产高湿模量纤维素纤维的工艺方法

技术领域

本发明涉及一种再生纤维素纤维的制备方法，具体地说是一种以棉、木、竹、麻浆粕中的一种或几种混合浆粕为原料，生产高湿模量纤维素纤维的工艺方法。

背景技术

再生纤维素纤维中粘胶纤维是产量最大，应用最广泛的一种纺织纤维，但普通粘胶纤维存在湿强、湿模量低，织物尺寸稳定性差，湿整理及洗烫时易于变形的严重缺点。高湿模量再生纤维素纤维克服了普通粘胶纤维的缺点，制成的面料柔软、织物形态稳定性强、耐洗涤、抗褶皱，经多次洗涤仍能保持色彩鲜艳，用于高档时装，深受广大消费者青睐，成为服装业不可缺少的高档面料。

一般生产高湿模量纤维需要原料浆粕聚合度高、甲种纤维素含量高，半纤维素及杂质含量低。如公开号CN101024907 的中国专利申请“高湿模量粘胶纤维及其制备方法”公开了要求浆粕甲种纤维素含量≥ 95％。公开专利CN 101591814 B“一种高湿模量纤维的制造方法”提出采用二次浸渍工艺，降低对浆粕原料要求，此工艺是国内粘胶纤维厂家广泛采用的工艺技术，虽能对甲种纤维素进行提纯，也能降低消耗成本，但并不能有效降低二次浸渍后，老成过程中再次产生的半纤维素，影响后续黄化制胶质量。高湿模量纤维传统生产工艺，要求低硫酸钠、低硫酸、低温，高硫酸锌的“三低一高”纺丝成型工艺，硫酸钠浓度一般低于200g/l，硫酸锌浓度一般大于40 g/l，对酸浴平衡控制难度较大，硫酸锌消耗较高，环保治理难度大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种生产高湿模量纤维素纤维的工艺方法，以实现以下发明目的：

1、本发明采用的特殊工艺，可以降低老成过程中再次产生的半纤维素，进一步提高黄化时甲种纤维素纯度，改善黄化效果；

2、本发明采用在纺丝前加入氧化锌，在凝固成型过程中，加速了粘胶中纤维素黄酸锌的生产，延缓成型，抑制再生纤维素大分子的结晶化作用，锌离子晶核作用，在粘胶细流表面形成高密度的小而分散晶的区；特别是当加入的氧化锌加入量为1.2-2.0%时，可以最大限度的提升纤维强力、模量；

3、现有技术中高湿模量纤维的凝固浴中硫酸锌浓度一般大于40 g/l，而本发明采用的方法，凝固浴中硫酸锌的浓度为15-35 g/l，不仅延缓纺丝成型，提高纤维的韧性和耐疲劳性能，同时降低凝固浴中硫酸锌含量，解决硫酸锌平衡及环保问题；

4、本发明生产高湿模量纤维需要的原料浆粕采用常规浆粕500以上即可完成，可以明显降低浆粕的使用要求。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

本发明的目的在提供一种采用聚合度大于500，甲种纤维素大于90%的溶解浆，采用浸渍、老成、浸渍、黄化的工艺，溶解过程添加粘胶变性剂，纺丝前注射添加氧化锌，采用低锌凝固浴纺丝成型，制备达到国际标准的高湿模量纤维的制造方法。

本发明的技术方案采用以下步骤：

一次浸渍：将聚合度大于500的溶解浆在浓度220-320g/l的NaOH 溶液中浸渍，发生碱化反应，浸渍温度为30℃-50℃，浸渍时间为20-60分钟，浸渍液半纤维素浓度小于40g/l,浸渍后的碱纤维素压榨、粉碎处理，组成控制甲种纤维素重量百分比22-28％，NaOH 重量百分比13-19％。

老成：粉碎后的碱纤维素，进行老成处理，根据原料聚合度大小要求，控制老成温度、时间，老成温度30-50℃，时间为0-12小时，控制降聚后的纤维聚合度400-600。

二次浸渍：老成后的碱纤维素，进行二次浸渍除半纤维素及杂质处理。浸渍液NaOH浓度160-220g/l，浸渍温度为25℃-40℃，浸渍时间为20-40分钟，浸渍液半纤维素浓度小于15g/l。再压榨、粉碎处理进入黄化。组成控制甲种纤维素重量百分比26-31％，NaOH 重量百分比13-16％。

黄化：将上述制得的碱纤维素与二硫化碳反应生成纤维素黄酸酯，二硫化碳的加入量为甲种纤维素重量的38-50％，黄化结束后，加入低温溶解水，进行初溶解，组成控制甲种纤维素含量6.5-8.5％，NaOH 含量5.2-7.6％。

溶解：采用间歇式溶解，并进行研磨，添加变性剂，进一步提升黄化效果，提高磺酸酯的酯化度。先将黄化后的粘胶液进行初溶解，初溶解步骤是将温度为9.3-11.2℃的溶解水加入到黄化之后的粘胶液中。在初溶解的粘胶液中加入变性剂先用一种或多种混合使用变性剂先用一种或多种混合使用。对甲种纤维素加入量，聚乙二醇(PEG-1500)：0-3.0%；AC1815：0-2.0%；聚氧乙烯脂肪胺0-2.5%。溶解胶粘度（落球法）60-120s，熟成度（10%NH₄CI值）15-30ml，粘胶酯化度为50-80，高酯化度、高熟成度的纤维素黄酸酯原液。

脱泡：采用连续快速脱泡方法，真空度≤-0.09 Mpa。

过滤：粘胶过滤采用二道金属丝烧结过滤网，连续式KK滤机过滤，第一道滤网孔径25μm，第二道滤网孔径15μm。

纺丝：首先将氧化锌溶于氢氧化钠溶液，纺丝前通过动态混合器，将氧化锌的碱溶液与纺丝液充分混合，氧化锌对甲种纤维素加入量为1.2-2.0%。延缓纺丝成型，提高纤维的韧性和耐疲劳性能，同时降低凝固浴中硫酸锌含量。凝固浴工艺控制硫酸30-80g/l、硫酸锌15-35g/l、硫酸钠160-300g/l、浴温度30-50℃。纺丝速度25-45m/min。

牵伸：采用喷头牵伸、盘间牵伸、二浴牵伸以及回缩牵伸组合的方式，并根据生产的需要控制总牵伸比70-160%，其中喷头牵伸为负值。

后处理：在进行精炼脱硫处理时可以采用碱性较弱的亚硫酸钠溶液，浓度5-10g/l，温度为60-85℃；漂白采用浓度0.1-2.5g/l双氧水，在温度45-65℃条件下进行。烘干适当降低温度延长烘干时间，减少高温对纤维内在质量影响。

采用本发明的工艺制备的高湿模量纤维素纤维，可以达到以下指标：

由于采用了上述技术效果，本发明达到的技术效果是：

1、本发明实施例1、2、3制备的高湿模量纤维，纤度为1.11-1.67dtex；干态断裂强度为3.38-4.26cN/dtex；干断裂伸长率为14.6-16.2%；湿态断裂强度为2.12-2.42cN/dtex；湿态模量为0.46-0.52cN/dtex；

2、现有技术中，经过常规浸渍、老成工艺制得的碱纤维素，半纤维素含量一般大于8%，而采用本发明的工艺，在老成后再经过二次浸渍后制得的碱纤维素中半纤含量小于3%；因此，本发明采用浸渍、老成、浸渍、黄化的特殊工艺，降低了老成过程中再次产生的半纤维素，进一步提高黄化时甲种纤维素纯度，改善黄化效果；

3、二次浸渍过程中，浸渍的技术条件尤为重要，条件太剧烈容易对一次浸渍、老成后的纤维素造成损害，条件太缓和，则半纤维素不能去除，经过反复试验总结，当述浸渍温度为25-40℃、浸渍时间为20-40分钟时，既可以最大限度的去除老成后生成的半纤维素又能最大限度的保护剩余的甲种纤维素；

4、本发明采用纺前注射添加氧化锌技术，在凝固成型过程中，加速了粘胶中纤维素黄酸锌的生产，延缓成型，抑制再生纤维素大分子的结晶化作用，锌离子晶核作用，在粘胶细流表面形成高密度的小而分散晶的区；特别是当加入的氧化锌加入量为1.2-2.0%时，可以最大限度的提升纤维强力、模量；

5、现有技术中高湿模量纤维的凝固浴中硫酸锌浓度一般大于40 g/l，而本发明采用的方法，凝固浴中硫酸锌的浓度为15-30 g/l，不仅延缓纺丝成型，提高纤维的韧性和耐疲劳性能，同时降低凝固浴中硫酸锌含量，解决硫酸锌平衡及环保问题；

6、现有技术中，生产高湿模量纤维使用的浆粕的聚合度大于800、甲纤大于95%，而本发明生产高湿模量纤维需要的原料浆粕采用常规浆粕500以上即可完成，不需要聚合度高、甲种纤维素含量高，半纤维素及杂质含量低的特种浆粕，大幅度降低了生产成本。

具体实施方式

实施例1 一种生产高湿模量纤维素纤维的工艺方法

采用聚合度626、甲种纤维素含量91.2%木浆粕，在温度40℃，浓度236g/l的NaOH溶液浸渍碱化20min，浸渍液半纤维素浓度32g/l，生成碱纤维素，经压榨粉碎后在36℃下老成3小时，得到聚合度432，甲种纤维素26.2%、含NaOH 17.1%的碱纤维素。老成后的碱纤维素，在温度28℃，浓度175g/l的NaOH溶液进行二次浸渍，二次浸渍时间22min，浸渍液半纤维素浓度8.2g/l，再压榨、粉碎处理制得甲种纤维素29.6%、含NaOH 14.6%的碱纤维素，其中半纤维素含量2.3%。二次浸渍处理后的碱纤维素进行黄化，二硫化碳的加入量为甲种纤维素重量的40％，黄化结束后，加入10℃溶解水，进行初溶解，制得甲种纤维素含量7.2％，NaOH 含量6.8％的溶解胶。在溶解过程中加入相对甲种纤维素1.5%的聚氧乙烯脂肪胺、1.0%的聚乙二醇(PEG-1500)，制得溶解胶粘度（落球法）70s，熟成度（10%NH4CI值）18ml，酯化度为52。溶解胶经过滤、脱泡、熟成得纺丝液，在纺前通过动态混合器，将氧化锌碱溶液加入纺丝液，氧化锌加入量对甲种纤维素1.2%。将纺丝液经孔径50μm、材质为黄铂金的喷丝头压入凝固浴进行纺丝，凝固浴温度35℃，硫酸55g/l、硫酸锌30g/l、硫酸钠190g/l。纺速30m/min，总牵伸110%，其中喷头牵伸-11%，二浴牵伸105%，回缩牵伸-2%。并将制得纤维经切断、精练处理，其中精练脱硫采用亚硫酸钠，其浓度12g/l，温度80℃，漂白采用双氧水，其浓度0.6g/l，温度55℃。

实施例2 一种生产高湿模量纤维素纤维的工艺方法

采用聚合度960、甲种纤维素含量96.3%棉浆粕，在温度46℃，浓度252g/l的NaOH溶液浸渍碱化45min，浸渍液半纤维素浓度28g/l，生成碱纤维素，经压榨粉碎后在45℃下老成9小时，得到聚合度463，甲种纤维素26.9%、含NaOH 18.6%的碱纤维素。老成后的碱纤维素，在温度36℃，浓度196g/l的NaOH溶液进行二次浸渍，二次浸渍时间30min浸渍液半纤维素浓度6.2g/l，再压榨、粉碎处理制得甲种纤维素28.6%、含NaOH 15.2%的碱纤维素，其中半纤维素含量1.8%。二次浸渍处理后的碱纤维素进行黄化，二硫化碳的加入量为甲种纤维素重量的48％，黄化结束后，加入9.3℃溶解水，进行初溶解，制得甲种纤维素含量7.8％，NaOH 含量7.2％的溶解胶。在溶解过程中加入相对甲种纤维素1.0%的聚氧乙烯脂肪胺、1.6%的AC1815，制得溶解胶粘度（落球法）95s，熟成度（10%NH4CI值）26ml，酯化度为75。溶解胶经过滤、脱泡、熟成的纺丝液，在纺前通过动态混合器，将氧化锌加入纺丝液，氧化锌加入量对甲种纤维素1.5%。将纺丝液经孔径50μm、材质为黄铂金的喷丝头压入凝固浴进行纺丝，凝固浴温度36℃，硫酸65g/l、硫酸锌20g/l、硫酸钠230g/l。纺速35m/min，总牵伸126%，其中喷头牵伸-18%，二浴牵伸121%，回缩牵伸-2%。并将制得纤维经切断、精练处理，其中精练脱硫采用亚硫酸钠，其浓度8g/l，温度75℃，漂白采用双氧水，其浓度0.4g/l，温度50℃，之后烘干干燥得到成品高湿模量粘胶纤维。

实施例3 一种生产高湿模量纤维素纤维的工艺方法

采用聚合度560、甲种纤维素含量90.3%竹浆粕，在温度36℃，浓度286g/l的NaOH溶液浸渍碱化50min，浸渍液半纤维素浓度37g/l，生成碱纤维素，经压榨粉碎后在40℃下老成4小时，得到聚合度438，甲种纤维素24.8%、含NaOH 18.3%的碱纤维素。老成后的碱纤维素，在温度30℃，浓度166g/l的NaOH溶液进行二次浸渍，二次浸渍时间36min浸渍液半纤维素浓度10.8g/l，再压榨、粉碎处理制得甲种纤维素30.8%、含NaOH 15.7%的碱纤维素，其中半纤维素含量2.7%。二次浸渍处理后的碱纤维素进行黄化，二硫化碳的加入量为甲种纤维素重量的46％，黄化结束后，加入11.2℃溶解水，进行初溶解，制得甲种纤维素含量8.2％，NaOH 含量7.0％的溶解胶。在溶解过程中加入相对甲种纤维素1.8%聚乙二醇(PEG-1500)、1.2%的AC1815，制得溶解胶粘度（落球法）78s，熟成度（10%NH4CI值）16ml，酯化度为75。溶解胶经过滤、脱泡、熟成得纺丝液，在纺前通过动态混合器，将氧化锌加入纺丝液，氧化锌加入量对甲种纤维素2.0%。将纺丝液经孔径55μm、材质为黄铂金的喷丝头压入凝固浴进行纺丝，凝固浴温度36℃，硫酸65g/l、硫酸锌15g/l、硫酸钠230g/l。纺速32m/min，总牵伸92%，其中喷头牵伸-12%，二浴牵伸89%，回缩牵伸-2%。并将制得纤维经切断、精练处理，其中精练脱硫采用亚硫酸钠，其浓度16g/l，温度72℃，漂白采用双氧水，其浓度0.8g/l，温度56℃，之后烘干干燥得到成品高湿模量粘胶纤维。

为了验证本发明的达到的技术效果，进行了以下试验：

（1）本发明实施例1、2、3制备的高湿模量纤维素纤维的和采用常规技术制备的纤维素纤维的相关指标参数对比

对照组：采用本发明实施例3的方法，只去掉实施例3工艺中二次浸渍步骤，检测制备的高湿模量纤维的相关指标，见表1

表1 本发明实施例1、2、3及对照组制备的高湿模量纤维的纤度、干态断裂强度、干断裂伸长率、湿态断裂强度、湿态模量的指标

由上表可以看出，本发明实施例1、2、3制备的高湿模量纤维，纤度为1.11-1.67dtex；干态断裂强度为3.38-4.26cN/dtex；干断裂伸长率为14.6-16.2%；湿态断裂强度为2.12-2.42cN/dtex；湿态模量为0.46-0.52cN/dtex。

特别是对实施例3来说，虽然采用聚合度较低的浆粕，但几乎跟实施例2的指标持平，因此，实施例3的工艺是比较好的。

（2）本发明采用的二次浸渍的特殊工艺，可以降低老成过程中再次产生的半纤维素，提高甲种纤维素纯度，具体检测指标见表2：

表2 二次浸渍前后碱纤维素中甲纤含量对比

由上表可以看出，在相同的压榨、粉碎条件下，二次浸渍前碱纤维素中甲纤含量为24.8-29.2%，二次浸渍后甲纤维素中甲纤含量为28.6-29.6%。碱纤维素中甲纤含量有较大幅度的提高，进一步提高了终产品的质量。

（3）利用本发明的工艺进行二次浸渍后的碱纤维素中半纤维素的含量与常规工艺浸渍后的碱纤维素中半纤维素的含量的对比，具体见表3

表3 二次浸渍后，本发明和常规技术浸渍后碱纤维素中半纤维素含量对比

由上表可以看出，利用本发明实施例1、2、3的工艺二次浸渍后，制备的碱纤维素中半纤维素的含量为1.8-2.7%；而常规技术中，浸渍后，半纤维素的含量≥8%；本发明采用的二次浸渍工艺，可以大幅度的降低老成工序后的半纤维素的含量，提高黄化时甲种纤维素纯度，改善了黄化效果，提高了纤维质量。

除非另有说明和本领域技术常规单位，本发明中所采用的百分数均为重量百分数，本发明所述的比例，均为质量比例。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种生产高湿模量纤维素纤维的工艺方法，其特征在于：所述方法包括二次浸渍步骤。

2.根据权利要求1所述的一种生产高湿模量纤维素纤维的工艺方法，其特征在于：所述二次浸渍步骤在老成步骤之后，黄化步骤之前。

3.根据权利要求1所述的一种生产高湿模量纤维素纤维的工艺方法，其特征在于：所述二次浸渍步骤浸渍液为氢氧化钠溶液；所述浸渍温度为25-40℃。

4.根据权利要求1所述的一种生产高湿模量纤维素纤维的工艺方法，其特征在于：所述浸渍时间为20-40分钟。

5.根据权利要求1所述的一种生产高湿模量纤维素纤维的工艺方法，其特征在于：所述方法还包括纺丝步骤；所述纺丝凝固浴中硫酸锌的浓度为15-35g/l。

6.根据权利要求1所述的一种生产高湿模量纤维素纤维的工艺方法，其特征在于：所述方法还包括纺丝步骤；所述纺丝步骤包括在纺丝液中加入氧化锌；所述氧化锌的加入量为纺丝液中甲种纤维素的1.2-2.0%。

7.根据权利要求2所述的一种生产高湿模量纤维素纤维的工艺方法，其特征在于：所述方法还包括在所述黄化步骤之后进行初溶解；所述初溶解步骤是将温度为9.3-11.2℃的溶解水加入到黄化之后的粘胶液中。

8.根据权利要求1所述的一种生产高湿模量纤维素纤维的工艺方法，其特征在于：所述二次浸渍后，经压榨、粉碎后的碱纤维素中，甲种纤维素的重量百分比为26-31%，氢氧化钠的重量百分比为13-16%。

9.根据权利要求7所述的一种生产高湿模量纤维素纤维的工艺方法，其特征在于：所述方法还包括在所述粘胶液初溶解过程中添加变性剂；所述变性剂为聚乙二醇、AC1815、聚氧乙烯脂肪胺的一种或几种。

10.根据权利要求9所述的一种生产高湿模量纤维素纤维的工艺方法，其特征在于：所述聚乙二醇的加入量为相对于溶解步骤甲种纤维素的0-3.0%；所述AC1815的加入量为相对于溶解步骤甲种纤维素的0-2.0%；所述聚氧乙烯脂肪胺的加入量为相对于溶解步骤甲种纤维素的0-2.5%。