一种竹炭复合纤维制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及功能性纤维制备领域，具体涉及一种竹炭复合纤维的制备方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，化学纤维产量急速增加，市场竞争加剧，常规化学纤维的生产经济效益不 断下降。国际著名化纤制造商大力注重功能性纤维的研究与开发，通过利用化学改性、物 理改性和分子设计等手段，强化化学纤维某些性能，提高其附加值，制备了很多种具有特定 功能的化学纤维，可以答复改进原有纤维的染色、光热稳定、抗静电、导电、防污、阻燃、抗起 球、蓬松、吸湿、手感等方面的性能。
[0003] 聚丙稀腈纤维，学名Polyacrylonitril，商品名为Acrylic，大陆称为腈纟仑，是合 成纤维四大品种之一，其产量在合成纤维中仅次于聚酯纤维和聚酰胺纤维，全世界的产量 已达到300万吨/年。聚丙烯腈纤维是一种优良的纺织用品原料，纤维耐光、抗辐射、柔软、 保暖，被誉为"人造羊毛"，广泛地应用于服装面料、篷布、窗帘等领域。
[0004] 竹炭具有良好的物理化学性能，分子结构呈六角形，质地坚硬，细密多孔，比表面 积达每克500m2以上，吸附力强，并且具有弱电性。由于竹炭的优异的性能，用途十分广泛， 例如可以用作燃料、水质净化、居室调湿、吸附异味、保健产品、保鲜，甚至在美容皮肤也有 应用，有"黑钻石"的美誉。
[0005] 把竹炭加工成微细粉，可以用于制造竹炭纤维。通过竹炭对聚丙烯腈纤维进行改 性，可以赋予聚丙烯腈纤维新的性能，提高纤维的吸附、抗菌等性能，由于添加了 了竹炭，还 使得纤维具有了自清洁功能，扩大了聚丙烯腈纤维的应用领域。
[0006] 现有技术中，中国专利文献CN102002772B公开了一种原位聚合制备聚丙烯腈竹 炭复合纤维的方法，该方法使用聚合单体、引发剂、溶剂和竹炭改性纳米微粉，分别加入聚 合反应釜，反应连续聚合或间歇聚合得到原液然后进行干法纺丝或湿法纺丝，经过水洗、三 段牵伸、干燥、上油定型得到竹炭复合纤维。本发明按照该专利的方法制备纤维时发现，由 于原液中加入了竹炭微粉，导致初生丝条不易牵伸，而且由于沸水牵伸倍数高达8倍，也导 致丝条过牵伸，强度稳定性差，毛丝多，导致原丝利用价值很低。
[0007] 因此，需要一种可以改进原丝质量的竹炭复合纤维的制备方法。
【发明内容】
[0008] 针对现有技术的不足，本发明提供一种竹炭复合纤维的制备方法，按照本发明的 方法，制备的原丝毛丝少，强度稳定性高。
[0009] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种竹炭复合纤维的制备方法，包括：
[0010] 步骤a)取丙烯腈、丙烯酸甲酯、衣康酸与竹炭微粉聚合反应得到竹炭微粉改性的 纺丝原液；
[0011] 步骤b)将所述纺丝原液经喷丝头组件浸入凝固浴水中喷丝，待喷丝稳定后，将喷 丝头组件提升到凝固浴液面以上，保持干喷距离为5mm-15mm然后进行纺丝；
[0012] 步骤c)再经过水洗、热水牵伸、沸水牵伸、收缩上油、干燥、蒸汽牵伸、热收缩步骤 得到竹炭复合聚丙烯腈纤维。
[0013] 优选的，所述步骤b)中保持干喷距离为6-10mm。
[0014] 优选的，所述步骤c)中的收缩上油时对纤维施加0. 95-0. 99倍的负牵伸。
[0015] 优选的，所述步骤c)中的收缩上油中对纤维施加0. 96-0. 98的负牵伸。
[0016] 优选的，所述步骤a)中的丙烯腈、丙烯酸甲酯、衣康酸三种单体按照质量比为 89 ~95:4 ~8:1 〇
[0017] 优选的，所述步骤a)中的丙烯腈、丙烯酸甲酯、衣康酸三种单体按照质量比为 91 ~95:5 ~8:1 〇
[0018] 优选的，所述步骤c)中的水洗包括三段水洗，水洗温度分别为40°C~45°C : 80°C ~85°C :96 ~98°C。
[0019] 优选的，所述步骤c中）的热水牵伸、沸水牵伸、蒸汽牵伸的牵伸比控制为1. 3~ 3. 8:2. 6 ~3. 8:1.1 ~1.8〇
[0020] 优选的，所述丙烯腈、丙烯酸甲酯与衣康酸三种单体与竹炭纳米微粉的质量比为 74 ~98 :2 ~26〇
[0021] 优选的，所述丙烯腈、丙烯酸甲酯与衣康酸三种单体与竹炭纳米微粉的质量比为 76 ~95:5 ~24〇
[0022] 本发明提供了一种竹炭复合纤维的制备方法，本发明以丙烯腈、丙烯酸甲酯、衣康 酸为单体聚合制备纺丝原液，在其中添加竹炭微粉，并通过喷丝工艺的改进，即先讲喷丝组 件浸入到凝固浴中牵引出丝条，然后在通过下降凝固浴的液面，保持5mm-15mm的准干喷距 离，下降凝固浴液面时，在毛细作用下，凝固浴液体会顺着丝条爬升到上面，从而对丝条起 到一个保护作用，而相对的干喷则使丝条能够在空气中干燥达到更好的强度；然后再通过 后续的水洗、热水牵伸、沸水牵伸、蒸汽牵伸最后达到良好的强度。
【附图说明】
[0023] 图1为喷丝组件浸入到凝固浴中示意图；
[0024] 图2为凝固浴下沉留出干燥段示意图；
[0025] 图3为图2中的局部放大图。
【具体实施方式】
[0026] 本发明的基本原理是，由于原液中添加了竹炭微粉，因此导致原液可纺性变差，当 采用传统的干喷湿纺进行纺丝时，原液从喷丝组件中直接喷出来，直接面对空气很容易导 致丝条断丝；但如果直接采用湿纺工艺，则由于液面流动的原因，造成初生丝条受到冲击， 也影响丝条质量。为了解决上述问题，本发明先将喷丝组件浸入到凝固浴水中，然后牵伸出 丝条后，再将凝固浴液面下降露出5-15mm的干喷段，此时凝固浴液在丝条的浸润作用下会 顺着丝条爬升一段距离，从而达到对丝条的保护作用，而在干喷的作用下，空气直接冷却丝 条，从而最终能够提高纤维的强度，如图1所示，为先讲喷丝组件11浸没到凝固浴12中，牵 伸出丝条13后，下降凝固浴的液面12a，露出l-5mm，优选为3-5mm的干燥段，如图2所示， 下降凝固浴的液面可以按照本领域技术熟知的方法，例如通过调整阀门14来实现；如图3 所示，为图2的局部放大图，下降凝固浴以后，液面12a在浸润的作用下会产生一个爬升效 应12b，从而能够对初生丝条起到一个保护作用，而且在空气中干燥也防止初生丝条受到液 流扰动影响强度，从而最终提高纤维的最终强度，减少断丝，提高纤维的稳定性。
[0027] 聚合时，温度优选为55~75°C，优选为60~70°C ;竹炭微粉可以按照中国专 利CN200510060949. 1中例1制备的纳米竹炭粉；进行纺丝时，纺丝原液温度优选为65~ 75°C，优选为68~72°C ;凝固浴优选为二甲基亚砜或二甲基亚酰胺与去离子水的混合液， 混合比例为溶剂：水为30~35:70~65,凝固浴温度优选为28~32°C，优选为30°C，初生 丝条经过两段水洗，一段水洗温度优选为48~52°C，一段水洗牵倍优选为1. 1~1. 3倍； 二段水洗温度优选为68~72°C，二段牵倍优选为1. 1~1. 3倍，然后再进行沸水牵伸7-9 倍，沸水牵伸后，收缩上油，收缩倍率为〇. 97~0. 98,收缩上油是为了释放内应力，并使丝 松弛更有利于油剂的浸润，油剂为驰叶有机硅材料（上海）有限公司生产的CY-551氨基 改性硅烷油剂，然后在ll〇°C干燥，再经过蒸汽牵伸，牵伸倍率1. 5~1. 8倍，然后再进行 0.95-0.98倍的收缩热定型，温度为115°(：~125°(：。
[0028] 测试时，按照GB/T 16602-2008测试，并且测试十组强度值，Χρ X2, X3, X4, X5, X6, X7， x8, x9, X1(]，然后取平均值X，计算标准差s，离散值按照CV = S/XX 100 %计算，用于表示纤维 强度的均匀性。
[0029] 实施例1
[0030] a)称取丙稀腈11. 72kg，丙稀酸甲酯0. 89kg、衣康酸氨0. 13kg，加入溶剂二甲基甲 酰胺37kg，竹炭微粉0. 26kg、引发剂偶氮二异丁腈0. 11kg，在55~65°C的温度条件下反 应，得到纺丝原液；
[0031] 2)将步骤1)中的纺丝原液保温72°C，过滤，以负20%的喷丝头牵伸比进行纺丝， 具体是先将喷丝组件进入到凝固浴中，丝束牵出后，再下降凝固浴液面，留出l〇mm的干燥 段然后得到初生丝条，凝固浴为二甲基亚酰胺与去离子水质量比为34:66,凝固浴温度为 30 °C ；
[0032] 3)将步骤2)中的初生丝条经过50°C水洗、1. 2倍牵伸，70°C水洗，1. 1倍牵伸，沸 水牵伸7