一种热塑性纤维素基共聚物的制备方法及其用图_2

文档序号:8244346阅读:来源:国知局
共聚物制得的纤维表面光滑,没有明显的皮芯结构,内部缺陷少,拉伸断裂强度大。所述热塑性纤维素基共聚物易于加工,通过改变喷丝组件可制备出异形截面、复合和中空等多种结构的纤维,适应性好,生产工艺节水且生产成本相对较低。
[0033]利用该制备方法制得的热塑性纤维素基共聚物制得的薄膜表面光滑,缺陷少,耐高温,韧性好,强度大,成本低,具有良好的应用前景和经济、社会效益。
【具体实施方式】
[0034]首先给出对本发明制得的热塑性纤维素基共聚物的性能进行表征的方法,除特别标明的以外,均使用下面的设备和方法:采用NETZSCH DSC200F3差示扫描量热仪(DSC),在氮气保护下,测试10°C /min的升温过程和-10°C /min降温过程的DSC扫描曲线,得到熔融温度。采用NETZSCH,STA409PC/PG TG-DTA热重分析仪(TG)以10°C/min升温过程,测得干燥的热塑性纤维素基共聚物在空气中的热分解温度(失重5wt%的温度)。
[0035]以下结合实施例对本发明的技术方案进行详细描述。
[0036]实施例1
[0037]一种热塑性纤维素基共聚物的制备方法,包括如下步骤:
[0038]I)将微晶纤维素在真空干燥箱中60°C下干燥12h。取一定量干燥后的微晶纤维素溶解于二甲基亚砜/多聚甲醛(DMSO/PF)(其中,DMSO与PF的质量比为12:1)溶液中,微晶纤维素的浓度为5wt%,95°C下机械搅拌直至成为均一体系,得到纤维素溶液。
[0039]2)向安装有冷凝器和强力电动搅拌机的反应容器中加入N’ N’ - 二甲基甲酰胺(DMF),通氮气30min,去除DMF中溶解的空气;然后向反应容器中加入链转移剂_十二烷基硫醇和引发剂-偶氮二异丁氰,再向其中加入步骤I)制得的纤维素溶液和第二单体-丙烯酸甲酯的混合物;其中纤维素溶液中微晶纤维素含有的葡萄糖单元环与丙烯酸甲酯的投料摩尔比为1:6,十二烷基硫醇的添加量为微晶纤维素中葡萄糖单元环和丙烯酸甲酯的摩尔量之和的0.05mol% ;偶氮二异丁氰的添加量为微晶纤维素中葡萄糖单元环和丙烯酸甲酯的摩尔量之和的10mol% ;控制反应温度为50°C,开动搅拌,反应24h得到反应混合物;将所述反应混合物在去离子水中反复洗涤沉淀2?3次,去掉溶剂DMF,而后经甲醇洗涤浸泡3h,除去丙烯酸甲酯的均聚物及未反应的丙烯酸甲酯,最后进行真空干燥,得到所述热塑性纤维素基共聚物。
[0040]采用差示扫描量热仪和热重分析仪测试分别测试所得热塑性纤维素基共聚物的熔融温度和分解温度,实验结果表明,所得热塑性纤维素基共聚物的熔点为135°C,热分解温度为321°C。
[0041]将10g干燥的本实施例制得的热塑性纤维素基共聚物与1g热稳定剂1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐混合均匀,在180°C下利用双螺杆挤出机熔融挤出制成圆形截面初生纤维,经过温度为100°C的第一拉伸辊和温度为80°C的第二拉伸辊后,在90°C干燥定型,即可得到成品的纤维素纤维。
[0042]测试表明:采用单纤强力仪测试所得纤维的力学性能,纤度为3.2dtex,拉伸断裂强度为5.3cN/dteX,断裂伸长为31%,品质优良。
[0043]实施例2
[0044]一种热塑性纤维素基共聚物的制备方法,包括如下步骤:
[0045]I)将棉浆柏粉碎后在真空干燥箱中室温下干燥24h。取一定量干燥后的棉浆柏溶解于1- 丁基-3-甲基-咪唑氯盐离子液体中,棉浆柏的浓度为12wt%,90°C下机械搅拌直至成为均一体系,得到纤维素溶液;
[0046]2)向安装有冷凝器和强力电动搅拌机的反应容器中加入二甲基亚砜(DMSO),通氮气30min,去除DMSO中溶解的空气;然后向反应容器中加入链转移剂_ β _硫基乙醇和引发剂-偶氮二异庚氰,将步骤I)制得的纤维素溶液和乙烯基咪唑混合均匀后分4次加入反应容器中;其中,棉浆柏中葡萄糖单元环与乙烯基咪唑的投料摩尔比为1:1 ;β-硫基乙醇的添加量为棉浆柏中葡萄糖单元环与乙烯基咪唑的摩尔量之和的5mol%,偶氮二异庚氰的添加量为棉浆柏中葡萄糖单元环与乙烯基咪唑的摩尔量之和的0.lmol%。控制反应温度为90°C,开动搅拌,反应4h得到反应混合物;将所述反应混合物在去离子水中反复洗涤沉淀2?3次,去掉溶剂DMS0,而后经丙酮洗涤浸泡4h,除去乙烯基咪唑的均聚物及未反应的乙烯基咪唑,最后进行真空干燥,得到所述热塑性纤维素基共聚物。
[0047]采用差示扫描量热仪和热重分析仪测试分别测试所得热塑性纤维素基共聚物的熔融温度和分解温度,实验结果表明,所得热塑性纤维素基共聚物的熔点为162°C,热分解温度为311 °C。
[0048]将10g本实施例制得的热塑性纤维素基共聚物与40g热稳定剂马来酸酐单十八醇酯作为热稳定剂,在200°C下利用双螺杆挤出机熔融挤出,制成三叶形纤维素初生纤维,初生纤维经125°C的第一拉伸辊和90°C的第二拉伸辊后,在100°C干燥定型得到成品纤维。
[0049]测试表明:采用单纤强力仪测试所得纤维的力学性能,纤维的纤度为2.5dtex,拉伸断裂强度为4.4cN/dtex,断裂伸长为31%。
[0050]实施例3
[0051]一种热塑性纤维素基共聚物的制备方法,包括如下步骤:
[0052]I)将木浆柏粉碎后在真空干燥箱中70°C下干燥12h,取一定量干燥后的木浆柏溶解于N’ N’-二甲基甲酰胺/氯化锂(N’N’-二甲基甲酰胺与氯化锂的质量比为8:1)溶液中,木浆柏的浓度为8wt%,80°C下机械搅拌直至成为均一体系,得到纤维素溶液;
[0053]2)向安装有冷凝器和强力电动搅拌机的容器中加入N’N’-二甲基甲酰胺(DMF),通氮气30min,去除DMF中溶解的空气;然后向反应容器中加入链转移剂-异丙醇和引发剂-过氧化十二酰,再向其中分两次加入步骤I)制得的纤维素溶液和第二单体-马来酸二甲酯的混合物;其中,木浆柏中葡萄糖单元环与马来酸二甲酯的投料摩尔比为1:3,异丙醇的添加量为木浆柏中葡萄糖单元环与马来酸二甲酯的摩尔量之和的0.05mol %,过氧化十二酰的添加量为木浆柏中葡萄糖单元环与马来酸二甲酯的摩尔量之和的7.2mol% ;控制反应温度为50°C,开动搅拌,反应18h得到反应混合物;将所述反应混合物在去离子水中反复洗涤沉淀2?3次,去掉溶剂DMF,而后经氯仿洗涤浸泡7h,除去马来酸二甲酯均聚物及未反应的马来酸二甲酯,最后进行真空干燥,得到所述热塑性纤维素基共聚物。
[0054]采用差示扫描量热仪和热重分析仪测试分别测试所得热塑性纤维素基共聚物的熔融温度和分解温度,实验结果表明,所得热塑性纤维素基共聚物的熔点为187°C,热分解温度为346 °C。
[0055]将10g干燥的本实施例制得的热塑性纤维素基共聚物与40g热稳定剂邻苯二甲酸二丁酯混合均匀,加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出,双螺杆挤出机的各段温度分别为:90°C、140°C、190°C、220°C。排出的物料在220°C吹塑,然后经冷却、保温、剖分、消除静电、收卷等工序后,即得本发明的纤维素薄膜。
[0056]测试表明:采用薄膜抗拉强度仪测试所得薄膜的力学性能,拉伸强度为32.8MPa,拉伸率为360%。
[0057]实施例4
[0058]一种热塑性纤维素基共聚物的制备方法,包括如下步骤:
[0059]I)将竹浆柏粉碎后在真空干燥箱中40°C下干燥18h,取一定量干燥后的竹浆柏溶解于1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐溶液中,竹浆柏的浓度为9wt%,70°C下机械搅拌直至成为均一体系,得到纤维素溶液;
[0060]2)向安装有冷凝器和强力电动搅拌机的容器中加入1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐,通氮气30min,去除其中溶解的空气;然后向反应容器中加入链转移剂-异丙醇和引发剂-过氧化苯甲酰,再分三次向其中加入步骤I)制得的纤维素溶液和第二单体-丙烯酸羟乙酯的混合物;其中,竹浆柏中的葡萄糖单元环与丙烯酸羟乙酯的投料摩尔比为1:5,异丙醇的添加量为竹浆柏中的葡萄糖单元环与丙烯酸羟乙酯的摩尔量之和的3.0mol%,过氧化苯甲酰的添加量为竹浆柏中的葡萄糖单元环与丙烯酸羟乙酯的摩尔量之和的15.5mol% ;控制反应温度为75°C,开动搅拌,反应8h得到反应混合物;将所述反应混合物在去离子水中反复洗涤沉淀2?3次,去掉溶剂1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐,而后经氯仿洗涤,除去丙烯酸羟乙酯均聚物及未反应的丙烯酸羟乙酯,最后进行真空干燥至恒重,得到所述热塑性纤维素基共聚物。
[0061]采用差示扫描量热仪和热重分析仪测试分别测试所得热塑性纤维素基共聚物的熔融温度和分解温度,实验结果表明,所得热塑性纤维素基共聚物的熔点为201°C,热分解温度为384°C。
[0062]将本实施例制得的热塑性纤维素基共聚物充分干燥后,在235°C下利用双螺杆挤出机熔融挤出制成初生纤维,经温
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