专利名称：一种在线改性化学纤维表面性能的方法
技术领域：
本发明涉及一种在线改性化学纤维表面性能的方法。
背景技术：
化学纤维在人民日常生活中占着十分重要的地位，但是随着社会经济的发展，人们对服装面料的特性提出了新的要求。化学纤维的一些缺点，如吸湿透气性差、抗静电性能差、染色性能差等大大限制了其在服装中的应用。对化学纤维改性技术的研究越来越受到世界各国的科研人员的重视。
目前对化学纤维改性技术的研究主要集中在以下几个方面(1)改变纤维截面形状对纤维进行改性通过对纺丝孔的特殊设计，纺出异形截面的纤维。如三角形截面、星形截面、中空形截面、叶形截面等。由圆截面改为异形截面后，可改善纤维的服用性能，使织物的蜡状感减小，表面摩擦增加、膨松性、透气性、吸湿性得到改善。、(2)利用多种成分复合对纤维进行改性将两种或两种以上的组分以相分离的形式组合，可制成各种复合纤维。如两种结构密度不同的组分组成并列型纤维，可使纤维出现羊毛般的天然卷曲，改善纤维的膨松度和抱合力；采用皮芯结构由于皮和芯的性能不同，可开发出多种用途的纤维。如热粘合纤维，利用皮的热融性，可使纤维互相粘合，制作无纺布。将锦纶作皮，涤纶作芯可制得染色性好、手感柔中有刚的纤维。利用高折射的芯和低折射的皮可制成光导纤维。还可利用皮芯结构制成防静电纤维、防辐射纤维等等。
(3)利用不同成分共混或共聚对纤维进行改性将助剂、添加剂混入纤维高聚物，或其它高分子与纤维高聚物共混或共聚的改性方法在工业领域得到了最广泛的应用。特别是共混高聚物，由于所得材料具有混合组分所没有的综合性能，并且，随着混合组分的改变，可能得到千变万化的功能。如目前市场上的分散性染料、阳离子染料染色涤纶；具有离子交换、捕捉重金属离子功能的离子交换纤维；具有卫生功能、保健功能的纤维如远红外纤维、芳香纤维、抗菌纤维等。
(4)对纤维表面物理化学处理使纤维改性采用化学或物理的方法使纤维表面接枝上一定的化学官能团，或通过刻蚀、减量处理等等方法使纤维表面形成一定的凹槽、孔洞等改变纤维的表面性能，如摩擦、比表面积、吸湿、吸色等。
从纤维的性能特点来看，由于化学纤维大都具有良好的物理机械性能，因此仅对纤维表面或表层改性处理，在不改变纤维主体结构的情况下，改善其表面性能，如光泽、手感、吸水、着色等性能，会更有实际意义。
目前的化学纤维改性方法中，改变纤维截面形状对纤维进行改性、利用多种成分复合对纤维进行改性主要应用与熔融纺制成的纤维中，湿法纺丝由于自身的工艺特性，很难应用上述两种改性方法。利用不同成分共混或共聚的方法对纤维进行改性使整个纤维同时具备某些优良的性能特点，不仅可能损害化学纤维的物理机械性能，而且会造成改性材料的浪费。对纤维表面改性处理目前主要采用表面接枝共聚、低温等离子辐照或碱减量处理等方法，这些方法均是在纤维制成成品后处理，同时工艺控制要求高，附加成本高。
发明内容
针对上述存在问题，本发明的目的是提供一种更加简洁的利用优质材料在线改性化学纤维表面性能的方法。其技术解决方案为一种在线改性化学纤维表面性能的方法，其实施方法为在湿法纺丝的凝固液中按比例加入选定的超细化粉体，其比例关系为加入的超细化粉体与凝固液的重量体积比为50克/升～200克/升。其中超细化粉体材料可以是天然有机高分子材料，如蚕丝、动物毛发、禽类羽毛或中药等，也可以是无机材料，如二氧化钛、陶瓷等，超细化粉体平均粒度＜2微米。湿法纺丝可以是所有用湿法纺丝加工化学纤维的方法，如湿法纺聚丙烯腈纤维(腈纶纤维)、湿法纺纤维素纤维(粘胶纤维)、湿法纺聚乙烯醇缩甲醛纤维(维纶纤维)。
由于采用了以上技术方案，纺丝液在凝固液中成型时，超细化粉体会吸附在纤维的表面，形成表面改性化学纤维。由于超细化粉体材料均匀分布在纤维表面，使该纤维具有特殊的表观性能。如采用超细化蚕丝粉体作为改性材料，蚕丝粉体均匀吸附在纤维表层，不仅可使纤维表现出类似蚕丝的光泽、手感，蚕丝粉体的高吸湿性能也可提高纤维整体的吸湿性能、染色性能，且可避免电荷在纤维表面的聚集，改善抗静电性能，同时蚕丝粉体仅仅存在于纤维的表层，没有改变纤维的整体结构，可保持化学纤维自身的物理、机械性能及加工性能。本发明的利用超细粉体材料在线改性化学纤维表面性能的方法，其使用的原料是天然有机高分子材料，如蚕丝、动物毛发、禽类羽毛或中药等，或无机材料，如二氧化钛、陶瓷等，来源广，价格低；超细化粉体加工工艺路线简单，无污染；纺丝加工不改变传统化学纤维的加工工艺路线，易于工业化生产，经济效益显著。
附图为采用本发明加工的鸭绒粉体改性腈纶纤维的效果示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。
目前腈纶(聚丙烯腈纤维)、粘胶(纤维素纤维)、维纶(聚乙烯醇缩甲醛纤维)均采用湿法纺丝，即将纺丝液经喷丝板(头)通过凝固液，然后再牵伸制成纤维。而对这些材料的改性大都采用共混或接枝共聚的方法。本发明的利用超细粉体材料在线改性化学纤维表面性能的方法，是用天然有机高分子材料，如蚕丝、动物毛发、禽类羽毛或中药等，或无机材料，如二氧化钛、陶瓷等制取超细化粉体，将超细化粉体加入湿法纺丝的凝固液中，纺丝液在凝固液中成型时，该超细化粉体会吸附在纤维的表面，形成表面改性化学纤维，同时不改变纺丝液的加工过程及后续的加工工艺。
其具体步骤如下1、超细化粉体的制取对天然有机高分子材料，如蚕丝、动物毛发、禽类羽毛或中药等。首先对其进行人工挑选，除去其中的沙石、金属以及较大的植物性杂质；有些材料再用洗涤剂(纯碱等)洗涤、过滤、水洗、甩干，得净化的原料；净化后的原料还可利用毛纺行业已知的氧化还原漂白原理进行漂白处理；漂白后的原料用粉碎设备切断成3～5mm的颗粒，然后采用超细化粉体加工设备将粒径为3～5mm的颗粒加工制成平均粒径＜2μm的超细化粉体。
对无机材料，如二氧化钛、陶瓷等，可直接采用超细化粉体加工设备加工制成平均粒径＜2μm的超细化粉体。
2、为了增加粉体与快速在凝固液中成型的纤维有很快的结合速度和结合牢度，可以对粉体表面进行一定的修饰，如改变粉体表面的电荷性能，使粉体具有与纤维表面相反的等电荷特点，从而加速粉体与纤维表面的结合牢度和速度，提高粉体在纤维表面的附着量。
3、按照纤维的改性目的要求，将选定超细粉体(或者经过表面修饰的粉体)按重量比为50克/升～200克/升的比例添加到凝固液中，并搅拌(或采用超声波等技术进行充分的分散)使粉体在凝固液中均匀分散，然后将凝固液注入凝固槽中。
4、将已制备好的纺丝原液经喷丝板(头)注入凝固液中，纤维在凝固液中成形时，具有特殊表面特性超细化粉体会被快速凝固成型的纤维吸附或包裹在纤维的表面层，然后经传统的工艺流程制成表面改性化学纤维成品。
在后续的水洗、牵伸的过程中虽然有少量粉体会脱落，但大部分粉体仍会保留在纤维表面，而且分布的更加均匀。
具体实施例通过下面实施例有助于进一步理解本发明。
1、超细鸭绒粉体改性腈纶纤维(1)以鸭绒为原料。首先对其进行人工挑选，除去其中的沙石、金属以及较大的植物性杂质；再用洗涤剂(纯碱等)洗涤、过滤、水洗、甩干，得净化的原料；净化后的原料还可利用毛纺行业已知的氧化还原漂白原理进行漂白处理；漂白后的原料用粉碎设备切断成3～5mm的颗粒，然后采用超细化粉体加工设备将粒径为3～5mm的颗粒加工制成平均粒径＜2μm的超细化粉体。
(2)将制成的鸭绒超细粉体进行阳极化处理，使其表面具有正电荷。
(3)将经过表面修饰的鸭绒粉体按重量比为150克/升的比例添加到凝固液中，并搅拌使粉体在凝固液中均匀分散，然后将凝固液注入凝固槽中。
(4)将丙稀腈、丙烯酸甲酯等材料在氧化还—原体系中聚合，然后经脱单处理、水洗、混合、脱水、再浆化、溶解、过滤、脱泡、混合调温等工序制成纺丝原液。
(5)制备好的纺丝原液经喷丝板(头)注入凝固液中，纤维在凝固液中成形时，具有特殊表面特性超细化蛋白粉体会被快速凝固成型的纤维吸附或包裹在纤维的表面层，然后经拉伸、水洗、热拉伸、调温条湿、热定型、二次拉伸、调质上油、卷曲、干燥制成鸭绒改性腈纶纤维。
制成的鸭绒改性腈纶维中，鸭绒粉体(蛋白质)分布在纤维的表面使纤维更具有鸭绒的光泽、手感及保暖性能，同时改善了腈纶纤维的吸湿性能、抗静电性能及染色性能，并且保持了腈纶纤维的物理机械性能。粉体在纤维中的分布状态见附图，从图中可以看出鸭绒粉体均匀分布在纤维表面。
2、超细二氧化钛改性粘胶纤维(1)以二氧化钛为原料。采用超细化粉体加工设备直接将二氧化钛加工制成平均粒径＜2μm的超细化粉体。
(2)将粉体按重量比为50克/升的比例添加到凝固液中，并搅拌使粉体在凝固液中均匀分散，然后将凝固液注入凝固槽中。
(3)将纤维素材料按如下工序加工成纺丝原液。
纤维素浆粕(+NaOH)—→碱纤维素(+二硫化碳)—→纤维素黄酸酯—→(+稀NaOH)—→纤维素纺丝溶液(4)制备好的纺丝原液经喷丝板(头)注入凝固液中，纤维在凝固液中成形时，二氧化钛粉体会被快速凝固成型的纤维吸附或包裹在纤维的表面层，然后经拉伸—→水洗、漂白、水洗、酸洗、水洗—→脱水—→烘干制成二氧化钛改性粘胶纤维。
制成的改性粘胶维中，二氧化钛分布在纤维的表面使纤维具有亚光的效果，并且保持了粘胶纤维的物理机械性能。
权利要求
1.一种在线改性化学纤维表面性能的方法，其特征在于在湿法纺丝的凝固液中按比例加入选定的超细化粉体，其比例关系为加入的超细化粉体与凝固液的重量体积比为50克/升～200克/升。
2.如权利要求1所述的一种在线改性化学纤维表面性能的方法，其特征在于超细化粉体材料可以是天然有机高分子材料，如蚕丝、动物毛发、禽类羽毛或中药等，也可以是无机材料，如二氧化钛、陶瓷等，超细化粉体平均粒度＜2微米。
3.如权利要求1所述的一种在线改性化学纤维表面性能的方法，其特征在于适用于所有用湿法纺丝加工化学纤维的方法，如湿法纺聚丙烯腈纤维(腈纶纤维)、湿法纺纤维素纤维(粘胶纤维)、湿法纺聚乙烯醇缩甲醛纤维(维纶纤维)。
全文摘要
本发明涉及一种在线改性化学纤维表面性能的方法。本发明的实施方法为在湿法纺丝的凝固液中按比例加入选定材料的超细化粉体，其比例关系为加入的超细化粉体与凝固液的重量体积比为50克/升～200克/升，纺丝液在凝固液中成型时，该超细化粉体吸附在纤维的表面，形成表面改性纤维。本发明的改性化学纤维的制造方法中超细粉体材料来源广，加工工艺路线简单，无污染；纺丝加工不改变传统湿法纺丝的加工工艺路线，加工的表面改性化学纤维具有所选择材料的表面性能及特点。
文档编号D01F1/10GK1654719SQ20051001820
公开日2005年8月17日 申请日期2005年1月26日 优先权日2005年1月26日
发明者徐卫林, 崔卫钢 申请人:武汉科技学院