专利名称：释放负离子的纤维素纤维的溶剂法制备和应用的制作方法
技术领域：
本发明属纤维素纤维领域，特别是涉及释放负离子的纤维素纤维的溶剂法制备和应用。
背景技术：
自然界中的所有物质中纤维素不仅储备量大，而且有巨大的恢复量。目前只有极少的 纤维素被制成纤维。用于制造纤维和薄膜的纤维素量，还不及世界工业生产的纤维素产量 的4%。随着人类对自然界认识的不断深入以及石油、煤、天然气等资源的日益短缺，纤 维素的利用还将逐渐扩大。纤维素纤维由于原料纤维素能被生物分解或安全燃烧转化成水 蒸气和二氧化碳，由废弃物引起的破坏环境问题少。因此发展纤维素纤维是十分必要的。 其中，制造再生纤维素纤维的半制品——浆粕的原材料来源也相当广泛，从优质的针叶木 和棉短绒到阔叶木、速生材、竹子以及各种草本植物(如甘庶渣、戸苹、黄麻杆等)。目前生产纤维素纤维主要采用的是粘胶法，生产过程冗长而复杂，能耗和操作费用高， 并存在废气、废水、废渣的污染、处理回收等多项问题。而离子液体作为一种新型的纤维 素溶剂，在较宽的范围内以液态存在，且具有良好的热稳定性，无毒、无挥发性，有利于 环境保护和操作人员健康。可以通过选择适宜的阴、阳离子组合而改变其物理化学性质， 是许多有机物、无机物和高分子材料的良溶剂。许多离子液体对纤维素的溶解度很大，有些甚至达到35%;而采用纤维素黄化法生产粘胶纤维所采用的纤维素浓度不超过10%,因此采用离子液体生产纤维素纤维可以大大提高生产效率。随着社会的进步和人们生活水平的提高，纺织服装的时尚性、生态性和功能性成为当 今纺织服装行业的主旋律。考虑到周围空气中离子浓度及其平衡会影响生物组织，包括人 体组织。据报道，高负离子浓度对人体的影响包括松弛、减轻疲劳、紧张和压抑。通过在 织物中添加负离子发生剂，在人体体温加热或与人体摩擦生成负离子。此外，负离子织物 有抗菌防霉作用。目前见于报道的纤维素负离子纤维报道主要有以下二类1. 中国专利01128377.7公开了一种采用粘胶法生产能释放负离子的功能性人造棉。2. 中国专利CN1385565公开了一种负离子粘胶纤维及其制造方法。 发明内容本发明旨在提供一种释放负离子的纤维素纤维的溶剂法制备和应用，通过以离子液体 为溶剂来溶解纤维素和电气石粉制备复合纤维，解决了目前采用粘胶法生产纤维素纤维所带来的环境污染问题，并带给纤维素释放负离子的功能，满足生产需要。 本发明的一种释放负离子的纤维素纤维的溶剂法制备，包括步骤-
(1) 将粉碎的纤维素、电气石粉、助剂与离子液体混合均匀，在35 16(TC温度下溶解、 脱泡1 120小时，形成总固含量为3~30%的均一稳定纺丝溶液，其中电气石粉的质量混合 比为0.01~20%，助剂的添加质量为0-10%，微波辐射、施加一定的真空度等有利于浆粕的 溶解；
(2) 经过滤、脱泡后，采用湿法纺丝、干喷湿纺法或熔喷湿纺法进行纺丝，凝固浴固化， 其中凝固浴为水或0~60%的离子液体水溶液，凝固浴温度为0 卯'C，纺丝速度为5~150 米/分；
(3) 再经拉伸、水洗、漂白，以彻底除去纤维中的各种杂质，再经过上油、干燥等工序， 得到纤维素/电气石粉复合纤维。
所述粉碎的纤维素是聚合度在300 2500、 a-纤维素含量90%~100%的天然纤维素(包 括竹桨粕、木浆粕、棉浆粕、芦苇浆、甘蔗渣浆、麻杆浆等)、细菌纤维素、棉花、醋酸 纤维素等经过机械粉碎，浆粕经过活化处理或不做处理。
所述电气石粉是电气石粉，粒度可达到10 400nrn。
所述助剂为脂肪酸、硅烷偶联剂、钛酸酯。
所述离子液体是由阳离子和阴离子组成，阳离子为取代基是氢、C广C6的烷基、乙烯 基、丙烯基、丁烯基、羟乙基、羟丙基、烷氧基中的一种或几种的垸基季铵离子、烷基季 磷离子、垸基咪唑离子或烷基吡啶离子；所述的阴离子为卤素离子、BF4—、 PF4—、 SCN—、 CN墨、OCN.、 CN(T、 CF3S03-、 CF3COCT、 (CF3S02)2N-或(CF3S02)2Cr中的一种。
所述拉伸是纤维经过紧张拉伸、喷头拉伸、塑化拉伸、空气浴后拉伸或回縮等一种或 几种组合进行拉伸，总拉伸率为3~200%。
所述复合纤维包括共混短纤维和长丝，纤维强度是2~5 cN/dtex，纤维的截面形状有常 规和异形。
该复合纤维除了具有释放负离子功能外，还具有产生远红外辐射、产生生物电流和抑 制细菌等功能，适用于服装、装饰、医用纺织品领域。
本发明中电气石是一种硼铝硫酸盐，其化学成分包括氧化硼、氧化铝、氧化铁、氧 化镁、氧化钠、氧化钙等，电石晶体的热电学特性使其在外界温度和压力变化时会产生电 势差，产生高达100万电子伏的静电压，并产生电场。受激电子与周围中性分子或原子结 合，从而产生负离子。外部热或冲击力均会使电气石生成负离子。每mL电气石粉末可产生1175 4997个离子。有显著的热电性和压电性。电气石粉粒具有永久电极，超细粉粒有 正负两极特性，能产生与人体相符合的生物电流，对人体产生刺激而有保健作用。由于电 气石粉粒的特殊结构，其永久电极对细菌细胞表皮发生作用，对大肠杆菌、白色念珠菌有 抑制效果，抑菌率在70%以上。 本发明的有益效果
(1) 采用离子液体制备纤维素/无机矿粉复合纤维，避免了粘胶法冗长而复杂的生产过程， 生产过程明显縮短，工艺能耗和操作费用低，而离子液体作为一种新型的纤维素溶剂，无 毒无害、无挥发性，有利于环境保护和操作人员健康，离子液体的水溶液还可用做凝固浴， 且离子液体易于回收，符合绿色生产的要求；
(2) 本发明所制备得到的纤维素/电气石粉复合纤维具有良好的机械强度，其机械性能与 常规粘胶纤维相当；
(3) 纤维素/电气石粉复合纤维制成的织物能释放负离子，并具有抗菌防霉作用。
具体实施例方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术 人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限 定的范围。
每个实施例中的份数是重量份数。
实施例1
将粉碎的9份天然纤维素、1份电气石粉与100份[BMIM]C1 (l-丁基-3-甲基咪唑盐酸 盐)离子液体混合均匀，在45。C下搅拌24小时，得到纺丝溶液。
纺丝溶液经过滤、脱泡后，经多孔喷丝板进入到含5%离子液体的凝固浴中，凝固浴 温度为25'C。经过10%的拉伸后，再经水洗、漂白、上油、干燥等程序，纺丝速度为5米 /分，得到强度为2.5cN/dtex的纤维。
实施例2
将粉碎的10份细菌纤维素、0.1份电气石粉与90份[BMIM]C1离子液体混合均匀，在 10(TC下搅拌120小时，得到纺丝溶液。
纺丝溶液经过滤、脱泡后，经多孔喷丝板进入到水凝固浴中，凝固浴温度为15'C。经 过3%的拉伸后，再经水洗、漂白、上油、干燥等程序，纺丝速度为20米/分，得到强度为 3.3cN/dtex的纤维。实施例3将粉碎的l份棉、0.2份电气石粉与3份[AMIM]C1 (l-烯丙基-3-甲基咪唑盐酸盐)离 子液体混合均匀，在6(TC下搅拌80小时，得到纺丝溶液。纺丝溶液经过滤、脱泡后，经多孔喷丝板进入到含25%离子液体的凝固浴中，凝固浴 温度为55'C。经过8%的塑化拉伸后，再经水洗、漂白、上油、干燥等程序，纺丝速度为 30米/分，得到强度为2.1cN/dtex的纤维。
权利要求
1.一种释放负离子的纤维素纤维的溶剂法制备，包括步骤(1)将粉碎的纤维素、电气石粉、助剂与离子液体混合均匀，在35～160℃温度下溶解、脱泡1～120小时，形成总固含量为3～30％的均一稳定纺丝溶液，其中电气石粉的质量混合比为0.01～20％，助剂的添加质量为0～10％；(2)经过滤、脱泡后，纺丝，凝固浴固化；(3)再经拉伸、水洗、漂白，再经过上油、干燥工序，得纤维素/电气石粉复合纤维。
2. 根据权利要求1所述的释放负离子的纤维素纤维的溶剂法制备，其特征在于所述粉碎的纤维素是聚合度在300~2500、 a-纤维素含量卯％~100%的天然纤维素、细菌纤维素、 棉花或醋酸纤维素经过机械粉碎。
3. 根据权利要求1所述的释放负离子的纤维素纤维的溶剂法制备，其特征在于所述电 气石粉是电气石粉，粒度10 400nm。
4. 根据权利要求1所述的释放负离子的纤维素纤维的溶剂法制备，其特征在于所述助 剂为脂肪酸、硅垸偶联剂、钛酸酯。
5. 根据权利要求1所述的释放负离子的纤维素纤维的溶剂法制备，其特征在于所述离 子液体是由阳离子和阴离子组成，阳离子为取代基是氢、d Cs的垸基、乙烯基、丙烯基、 丁烯基、羟乙基、羟丙基、垸氧基中的一种或几种的垸基季铵离子、烷基季磷离子、垸基 咪唑离子或烷基吡啶离子；所述的阴离子为卤素离子、BF厶PF4'、 SCN'、 CN'、 OCN—、 CNO'、 CF3S03\ CF3CO(T、 (CF3S02)2N^(CF3S02)2C1,的一种。
6. 根据权利要求1所述的释放负离子的纤维素纤维的溶剂法制备，其特征在于所述步 骤(2)中的纺丝是湿法纺丝、干喷湿纺法或熔喷湿纺法进行纺丝，其中凝固浴为水或0~60% 的离子液体水溶液，凝固浴温度为0 9(TC，纺丝速度为5~150米/分。
7. 根据权利要求1所述的释放负离子的纤维素纤维的溶剂法制备，其特征在于所述步 骤(3)中的拉伸是纤维经过紧张拉伸、喷头拉伸、塑化拉伸、空气浴后拉伸或回縮中的 一种或几种组合进行拉伸，总拉伸率为3~200%。
8. 根据权利要求1所述的释放负离子的纤维素纤维的溶剂法制备，其特征在于所述复 合纤维是共混短纤维或长丝，纤维强度是2 5cN/dtex，纤维的截面形状是常规或异形。
全文摘要
本发明涉及一种释放负离子的纤维素纤维的溶剂法制备和应用，制备(1)将粉碎的纤维素、电气石粉、助剂与离子液体混合均匀，在35～160℃温度下溶解、脱泡1～120小时，形成总固含量为3～30％的均一稳定纺丝溶液，其中电气石粉的质量混合比为0.01～20％，助剂的添加质量为0-10％；(2)经过滤、脱泡后，纺丝，凝固浴固化；(3)再经拉伸、水洗、漂白，再经过上油、干燥工序，得纤维素/电气石粉复合纤维。该复合纤维除了具有释放负离子功能外，还具有产生远红外辐射、产生生物电流和抑制细菌等功能，适用于服装、装饰、医用纺织品领域。本发明中使用离子液体生产效率高且易于回收，符合绿色生产的要求，制得的复合纤维具有良好的机械强度、机械性能，该复合纤维制成的织物能释放负离子，并具有抗菌防霉作用。
文档编号D01F2/00GK101230495SQ20081003379
公开日2008年7月30日 申请日期2008年2月22日 优先权日2008年2月22日
发明者何春菊, 孙俊芬, 王庆瑞, 陈雪英 申请人:东华大学