中空竹炭纤维素纤维及其制备方法.pdf

本发明公开了一种中空竹炭纤维素纤维及其制备方法，本中空竹炭纤维素纤维含有纤维素和竹炭微粉，且纤维素和竹炭微粉质量配比为98-84∶2-16，本中空竹炭纤维素纤维的干强为2.4-2.8CN/dtex，湿强为1.8-2.4CN/dtex，断裂伸长率为12-15％，中空度20-35％。并且本中空竹炭纤维素纤维是由纤维素磺酸酯、竹炭微粉、碳酸氢钠、氢氧化钠和水共混后研磨制成均一的纺丝原液，采用湿法纺丝工艺制得纤维。本发明使中空粘胶纤维、竹炭粘胶纤维各自的吸附性等单项性能得到提高和强化，而且又增加了新的功效，综合了两种纤维的优势和性能特性。

1、  中空竹炭纤维素纤维，其特征在于：本中空竹炭纤维素纤维含有纤维素和竹炭微粉，且纤维素和竹炭微粉质量配比为98-84∶2-16，本中空竹炭纤维素纤维的干强为2.4-2.8CN/dtex，湿强为1.8-2.4CN/dtex，断裂伸长率为12-15％，中空度20-35％。

2、  如权利要求1所述的中空竹炭纤维素纤维，其特征在于：本中空竹炭纤维素纤维是由纤维素磺酸酯、竹炭微粉、碳酸氢钠、氢氧化钠和水共混后研磨成均一的纺丝原液，采用湿法纺丝工艺制得纤维。

3、  中空竹炭纤维素纤维制备方法，其特征在于首先用纤维素浆粕制成纤维素磺酸酯，然后将纤维素磺酸酯溶解，溶解中先向纤维素磺酸酯加入氢氧化钠溶液，再加入竹炭水乳浆料和碳酸氢钠粉体，其中纤维素磺酸酯、竹炭微粉、碳酸氢钠、氢氧化钠的质量比为154∶0.2-16∶1-20∶65-70，之后经搅拌、研磨、过滤和脱泡后制成纺丝原液，再采用湿法纺丝工艺制得纤维。

4、  如权利要求3所述的中空竹炭纤维素纤维制备方法，其特征在于：将纤维素浆粕经质量含量为10-70％的NaOH水溶液碱化0.5-2小时生成碱纤维素，压干后老成1-3小时，再黄化生成纤维素磺酸酯。

5、  如权利要求3所述中空竹炭纤维素纤维制备方法，其特征在于竹炭水乳浆料的制备为先将竹炭精选、粗粉碎、除尘、再粉碎至细度≤0.4微米竹炭微粉，然后将竹炭微粉与六偏磷酸钠放入水中，得到竹炭水乳浆料，其中竹炭微粉与水的质量比例为1∶4-6，六偏磷酸钠的加入量小于乳液质量的4％。

6、  如权利要求3所述的中空竹炭纤维素纤维制备方法，其特征在于：纤维素浆粕的指标为DP＝500-620，甲种纤维素质量含量≥92％。

7、  如权利要求3所述的中空竹炭纤维素纤维制备方法，其特征在于：湿法纺丝凝固浴组成为70-150g/L的硫酸，260-350g/L的硫酸钠，8-70g/L硫酸锌，温度40-55摄氏度。

8、  如权利要求3至7中任一项所述的中空竹炭纤维素纤维制备方法，其特征在于：纺丝后初生的纤维经过拉伸、精炼和烘干制成中空竹炭纤维素纤维。

中空竹炭纤维素纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及纤维素纤维技术，尤其是涉及一种复合功能型纤维素纤维及其制备方法，特别是指一种具有中空纤维和竹炭纤维双重特性的纤维素纤维及其制备方法。
背景技术
随着社会的进步和人民生活水平的提高，人们着装的观念也在不断地更新，对纺织品的功能性和产品的舒适美观性提出了更高的要求。而棉、麻、丝、毛等天然纤维的生产受自然气候和粮棉争地矛盾的影响，产量增长十分缓慢，远远不能满足实际需求。合成纤维虽然不受气候、土地等因素的影响，而且纤维本身具有较强的力学性能，但是其原料不可再生、纤维无法自然降解，不符合绿色、环保、可持续的发展方向，这种特点极大的限制了它的应用和发展。因此，功能性的粘胶纤维新品种正日益受到人们的重视和青睐。
粘胶纤维主要是以棉或木纤维为原料生产的纤维素纤维，其最大特点是与天然棉纤维的某些服用性能极为相似，如吸湿、透气、易染色、抗静电和易纺等性能。但粘胶纤维较天然棉纤维的本质更纯正。粘胶纤维的纤维素含量在99.5％以上，而棉纤维在95-97％；粘胶纤维的脂肪和蜡质占0.2-0.3％，棉纤维占0.5-0.6％；粘胶纤维无含氯物质，棉纤维中含氯物质占1-1.1％；粘胶纤维不含果胶及多缩戌糖，而棉纤维含1.2％；粘胶纤维其它灰份的含量为微量，棉纤维灰份的含量达1.14％。粘胶纤维耐日光、抗虫蛀、耐热、耐化学药品、耐融剂、耐霉菌，在主要纺织纤维中，它的优良性能较为全面。因此，粘胶纤维具有“棉的本质，丝的品质”，是地道的生态纤维。它源于天然而优于天然。
在粘胶纤维优异的性能和可量身定制特点的基础上，人们又开发出了阻燃粘胶纤维、竹炭粘胶纤维、抗菌粘胶纤维、中空粘胶纤维等新品种，分别赋予了粘胶纤维更加鲜明的功能性，满足了人们日益增长的多元化、个性化的生活需求。但是对于上述品种功能粘胶纤维的组合、以使生产的纤维综合了组合前各纤维的优势和性能特性的功能型纤维的生产，目前尚无介绍。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供了一种能使中空粘胶纤维、竹炭粘胶纤维各自的吸附性等单项性能得到提高和强化，而且又增加了新的功效，综合了两种纤维的优势和性能特性的功能型纤维中空竹炭纤维素纤维，以及中空竹炭纤维素纤维的制备方法。
中空竹炭纤维素纤维，其特征在于：本中空竹炭纤维素纤维含有纤维素和竹炭微粉，且纤维素和竹炭微粉质量配比为98-84∶2-16，本中空竹炭纤维素纤维的干强为2.4-2.8CN/dtex，湿强为1.8-2.4CN/dtex，断裂伸长率为12-15％，中空度20-35％。并且本中空竹炭纤维素纤维是由纤维素磺酸酯、竹炭微粉、碳酸氢钠、氢氧化钠和水共混后研磨制成均一的纺丝原液，采用湿法纺丝工艺制得纤维。
本中空竹炭纤维素纤维制备方法，首先用纤维素浆粕制成纤维素磺酸酯，然后将纤维素磺酸酯溶解，溶解中先向纤维素磺酸酯加入氢氧化钠溶液，再加入竹炭水乳浆料和碳酸氢钠粉体，其中纤维素磺酸酯、竹炭微粉、碳酸氢钠、氢氧化钠的质量比为154∶0.2-16∶1-20∶65-70，而与水使用量为纤维素磺酸酯、竹炭微粉、碳酸氢钠、氢氧化钠和水的质量比为154∶0.2-16∶1-20∶65-70∶1050-1055，优选的纤维素磺酸酯、竹炭微粉、碳酸氢钠、氢氧化钠和水的质量比为154∶0.2-16∶1-20∶67∶1052，之后经搅拌、研磨、过滤和脱泡后制成纺丝原液，再采用湿法纺丝工艺制得纤维。这样在纺丝时，粘胶细流中的发泡剂碳酸氢钠在纤维凝固成型的时候与凝固浴发生反应生成二氧化碳气体溢出从而赋予纤维疏松多空的结构。纺丝后的初生的纤维再经过喷头拉伸、盘间拉伸、预拉伸、塑化浴拉伸、负拉伸等一种或一种以上的组合拉伸在内的拉伸、精炼和烘干制成中空竹炭纤维素纤维成品。
纤维素磺酸酯具体制法如下可以采用在室温下，将纤维素浆粕如棉浆粕或竹浆粕或麻浆粕等在质量含量10-70％的NaOH水溶液中碱化0.5-2小时生成碱纤维素，压干后在老成鼓中老成1-3小时，压干时可采用压榨至碱纤干重的0.5-5倍，之后再与CS₂反应生成纤维素磺酸酯。
上述纤维素浆粕如棉浆粕的指标为DP＝500-620，甲种纤维素质量含量≥92％；而竹炭水乳浆料的制备为先将竹炭精选、粗粉碎、除尘、再粉碎至细度≤0.4微米的竹炭微粉，然后将竹炭微粉与分散剂六偏磷酸钠放入水中，得到竹炭水乳浆料，其中竹炭微粉与水的质量比例为1∶4-6，优选为1∶5分散剂六偏磷酸钠的加入量小于乳液质量的4％。
采用湿法纺丝制得纤维，将上述纺丝原液经喷头以一定的初速度挤入凝固浴中，纺丝凝固浴组成为70-150g/L的硫酸，260-350g/L的硫酸钠，8-70g/L硫酸锌，温度40-55摄氏度。纺丝速度可采用10-80m/min。上述中空竹炭粘胶纤维中，竹炭微粉在纤维基体中均相分布，充分的发挥了竹炭的保健功能。上述纤维经喷头拉伸、盘间拉伸、预拉伸、塑化浴拉伸、负拉伸等一种或一种以上的组合拉伸，总的拉伸比可采用为30-200％。经精炼和烘干处理后，所得纤维的物理机械性能与相当品种的粘胶纤维相似。
所述精炼处理包括常规的去酸洗、水洗、脱硫、水洗、漂白和上油等环节。
本发明产品可用于絮填料、过滤材料、保健服装等。
本发明的中空竹炭粘胶纤维是以粘胶纤维为基体，在纺丝原液制备中添加竹炭水乳浆料和发泡剂碳酸氢钠，并通过纺丝工艺而得到的具有中空粘胶纤维和竹炭粘胶纤维两种特性的复合功能纤维。上述纤维呈空腔状结构，该结构使得纤维蓬松、保暖、吸附性强；而在纤维基体中又均匀分布有大量的竹炭微粉，它赋予纤维竹炭所特有的吸附、保健、抑菌等功效。上述纤维的这种结构和特点不仅弥补了中空粘胶纤维难发泡、空隙少、中空度低的缺憾，而且又赋予了其竹炭纤维特有的抗菌保健的功效。这样使的中空粘胶纤维、竹炭粘胶纤维各自的吸附性等单项性能得到提高和强化，而且又增加了新的功效，综合了两种纤维的优势和性能，从而大大拓宽了其使用的范围和领域。
具体实施方式
实施例1：纺制1.5D×38mm中空竹炭粘胶短纤维的方法：原料为棉浆粕、竹炭、碳酸氢钠粉体，竹炭加入量占甲种纤维素质量的15％，碳酸氢钠加入量占甲种纤维素质量的10％，
(1)对竹炭精选、粗粉碎、除尘、再粉碎至细度≤0.4微米的竹炭微粉。
(2)将竹炭微粉与分散剂六偏磷酸钠放入软水中搅拌混合均匀，得到竹炭水乳浆料，竹炭微粉与水的比例为1∶5，分散剂六偏磷酸钠的加入量小于乳液质量的4％。
(3)在粘胶溶解过程中将竹炭水乳浆料和发泡剂碳酸氢钠水溶液加入粘胶中经4小时混合、研磨得到纺丝原液，其指标为甲纤8.9％，粘度46S，熟成度14ml。
(4)将上述纺丝原液经三次过滤后，再进行5h的脱泡处理，按照如下纺丝工艺参数、酸浴指标、精炼条件得到合格的中空竹炭粘胶短纤维：
纺丝工艺参数：
喷丝头孔径1.5D  纺速38m/min  车间相对湿度70±5％  纺丝间温度25±5℃
酸浴指标：
硫酸105±1g/l  硫酸锌10.5±0.5g/l  硫酸钠320±5g/l  凝固浴温度49±1℃
精炼条件：
一水洗温度60±5℃  二水洗温度60±5℃  三水洗温度60±5℃  脱硫温度70-75℃
脱硫浓度4.0g/l  上油温度55±5℃  上油浓度3.0±0.5g/l。
实施例2：纺制2.0D×41mm中空竹炭粘胶短纤维的方法：原料为棉浆粕、竹炭微粉、碳酸氢钠粉体，竹炭加入量占甲种纤维素质量的10％，碳酸氢钠加入量占甲种纤维素质量的15％，
(1)对竹炭精选、粗粉碎、除尘、再粉碎至细度≤0.4微米的竹炭微粉。
(2)将竹炭微粉与分散剂六偏磷酸钠放入软水中搅拌混合均匀，得到竹炭水乳浆料，竹炭微粉与
水的比例为1∶5，分散剂六偏磷酸钠的加入量小于乳液质量的4％。
(3)在粘胶溶解过程中将竹炭水乳浆料和发泡剂碳酸氢钠水溶液加入粘胶中经4小时混合、研磨
得到纺丝原液，其指标为甲纤8.4％，粘度40S，熟成度13ml。
(4)将上述纺丝原液经三次过滤后，再进行5h的脱泡处理，按照如下纺丝工艺参数、酸
浴指标、精炼条件得到合格的中空竹炭粘胶短纤维：
纺丝工艺参数：
喷丝头孔径2.0D  纺速45m/min  车间相对湿度70±5％  纺丝间温度25±5℃
酸浴指标：
硫酸102±1g/l  硫酸锌11.5±0.5g/l  硫酸钠330±5g/l  凝固浴温度49±1℃
精炼条件：
一水洗温度65±5℃  二水洗温度60±5℃  三水洗温度60±5℃脱硫温度70-75℃
脱硫浓度3.8g/l  上油温度55±5℃  上油浓度2.8±0.5g/l。
实施例3：纺制3.0D×51mm中空竹炭粘胶短纤维的方法：原料为棉浆粕、竹炭微粉、碳酸氢钠粉体，竹炭加入量占甲种纤维素质量的6％，碳酸氢钠加入量占甲种纤维素质量的20％。
(1)对竹炭精选、粗粉碎、除尘、再粉碎至细度≤0.4微米的竹炭微粉。
(2)将竹炭微粉与分散剂六偏磷酸钠放入软水中搅拌混合均匀，得到竹炭水乳浆料，竹炭微粉与水的比例为1∶5，分散剂六偏磷酸钠的加入量小于乳液质量的4％。
(3)在粘胶溶解过程中将竹炭水乳浆料和发泡剂碳酸氢钠水溶液加入粘胶中经4小时混合、研磨得到纺丝原液，其指标为甲纤8.2％，粘度35S，熟成度16ml。
(4)将上述纺丝原液经三次过滤后，再进行5h的脱泡处理，按照如下纺丝工艺参数、酸浴指标、精炼条件得到合格的中空竹炭粘胶短纤维：
纺丝工艺参数：
喷丝头孔径3.0D  纺速50m/min  车间相对湿度70±5％  纺丝间温度25±5℃
酸浴指标：
硫酸95±1g/l  硫酸锌12.5±0.5g/l  硫酸钠330±5g/l  凝固浴温度49±1℃
精炼条件：
一水洗温度65±5℃  二水洗温度60±5℃  三水洗温度60±5℃  脱硫温度70-75℃
脱硫浓度3.7g/l  上油温度55±5℃  上油浓度2.7±0.5g/l。