本发明属于纺织纤维领域，尤其涉及一种再生纤维素纤维的制备方法。
背景技术：
再生纤维素纤维用纤维素为原料制成的、结构为纤维素II的再生纤维。由于耕地的减少和石油资源的日益枯竭，天然纤维、合成纤维的产量将会受到越来越多的制约；人们在重视纺织品消费过程中环保性能的同时，对再生纤维素纤维的价值进行了重新认识和发掘。如今再生纤维素纤维的应用已获得了一个空前的发展机遇。
传统的再生纤维素纤维的生产方法采取下述制备过程：将各种原料的浆粕在碱液中浸渍、压榨、粉碎获得碱纤维，再将碱纤维老成降聚后与二硫化碳(CS2)反应，生成纤维素黄酸酯，之后，纤维素黄酸酯溶解在碱液内，形成粘性胶体溶液，然后与三组份酸浴反应，制得再生纤维素纤维。在这一传统的制备工艺中，最大的缺陷是使用大量的CS2和硫酸锌(ZnSO4)，于是在生产过程中释放出CS2和H2S有毒气体，并产生大量含锌废水，对空气和水域造成严重污染，使生态平衡遭到严重破坏。
近年来，关于再生纤维素纤维的绿色纺丝技术研究不断取得进展，例如采用不同的溶剂体系直接溶解浆粕，可解决这一制约再生纤维素纤维良性发展的问题。Lyocell纤维是绿色纤维的代表产品，在现有技术中，以特殊的木浆粕为原料进行纺丝制备，因此，原料受限，成本较高，此外，所获得的产品手感较硬，易发生原纤化，需要增加处理原纤化的工艺。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明人进行了深入研究，结果发现：将含有棉浆粕、木浆粕和竹浆粕的原料分散在N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液中，然后经过浸渍、纺丝，获得再生纤维素纤维，获得的再生纤维素纤维的强度高，断裂伸长率适宜，截面形态好，与此同时，手感柔软爽滑，从而完成本发明。
再生纤维素纤维的断裂伸长率需要大小适当，断裂伸长率高了，织物易产生形变，容易发生褶皱，断裂伸长率低了会降低织物的舒适度，研究表明再生纤维素纤维的断裂伸长率在12-16％之间织物效果最好。
本发明的目的在于提供一种再生纤维素纤维的制备方法，包括以下三个步骤。
步骤一、将浆粕加入到N-甲基吗啉-N-氧化物(简称NMMO)的水溶液中，然后加入抗氧化剂进行搅拌预混合，获得预混液，其中浆粕包括棉浆粕、木浆粕和竹浆粕。
在上述步骤一中，所述棉浆粕称为精制棉浆，是以棉短绒为原料，经碱法蒸煮、漂洗精制而成的一种高纯度纤维素，其中，所述棉浆粕可通过自制获得，也可通过商购获得，其来源并不受到具体的限制；木浆粕，是主要以乔木类树木经过物理化学加工提取的植物纤维浆粕，其中，所述木浆粕可通过自制获得，也可通过商购获得，其来源并不受到具体的限制；竹浆粕，是以原竹为原料经过物理化学加工提取的植物纤维浆粕，其中，所述竹浆粕可通过自制获得，也可通过商购获得，其来源并不受到具体的限制。
为了保证最终制备获得的再生纤维素纤维的性能，例如使得再生纤维素纤维的强度以及断裂伸长率获得提升，优选地，在所述棉浆粕、木浆粕和竹浆粕中，甲纤含量均不小于95％，而重金属的总含量均不超过0.07％，所述棉浆粕、木浆粕和竹浆粕中的聚合度均优选为500～600，选用上述范围内的聚合度，能够使得棉浆粕、木浆粕和竹浆粕在N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液中均具有较高的溶解度的，且提高了最终获得的再生纤维素纤维的强度和断裂伸长率。其中甲纤是指α-纤维素，重金属的总含量应当理解为当重金属包括多种重金属时，多种重金属的共同的总含量。由此可见，在本发明中，对所需求的各个浆粕的要求并不高，便能够获得品质较好的再生纤维素纤维产品，该再生纤维素纤维具有较好高的强度以及较大的断裂伸长率。由于对所需求的各个浆粕的要求并不高，大大降低了生产成本，从而有利于大规模的生产推广。
在上述步骤一中，所述棉浆粕、木浆粕和竹浆粕的重量份数如下所示：
棉浆粕 20～30份，
木浆粕 10～20份，
竹浆粕 50～70份。
基于重量份数为20～30份的棉浆粕，木浆粕的重量份数优选为10～18份，进一步优选地，木浆粕的重量份数优选为10～15份，更进一步优选地，木浆粕的重量份数优选为10～12份。另外，基于重量份数为20～30份的棉浆粕，竹浆粕的重量份数优选为50～65份，进一步优选地，竹浆粕的重量份数优选为50～60份，更进一步优选地，竹浆粕的重量份数优选为50～55份。
在上述步骤一中，所述浆粕的总重量与N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液的总重量之比为浆粕：水溶液＝1：18～20，即棉浆粕、木浆粕和竹浆粕的总重量与水溶液的总重量之比为1：18～20，进一步优选地，重量之比优选为浆粕：水溶液＝1：19。
在上述步骤一中，N-甲基吗啉-N-氧化物在水溶液中的质量百分数优选为60～68％，进一步优选地，N-甲基吗啉-N-氧化物在水溶液中的质量百分数为60～65％。
在上述步骤一中，所述抗氧化剂的优选为没食子酸丙酯，将抗氧化剂例如没食子酸丙酯加入后，能够防止水溶液中的N-甲基吗啉-N-氧化物氧化分解，从而影响最终获得再生纤维素纤维的品质。另外，当选用没食子酸丙酯作为抗氧化剂时，其添加量优选为甲纤总重量的0.2～1％，进一步优选地，没食子酸丙酯的添加量优选为甲纤总重量的0.5～1％，其中甲纤总重量可以理解为在所述浆粕中甲纤的总重量，也就是在棉浆粕、木浆粕和竹浆粕中，各个浆粕中所述含有的甲纤的总重量。
在将各个浆粕加入到N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液中进行搅拌预混合时，搅拌时所选用的设备、时间以及温度条件均为常规选择，并没有特殊的需求，只要将所述浆粕在N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液中混合均匀即可。优选地，在将所述浆粕和抗氧化剂加入到N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液中后，在90～100℃下，搅拌20～60分钟，得到预混液，进一步优选地，搅拌时间为20～40分钟。由于预混液在90～100℃下，搅拌20～60分钟，使得各个浆粕在N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液中得到充分浸润，从而提高最终得到的再生纤维素纤维的性能，例如能够提高再生纤维素纤维的强度以及断裂伸长率。
步骤二、在80～90℃条件下，将步骤一中获得的预混液放置在真空环境中，获得纺丝原液。
在上述步骤二中，真空度优选为-0.1MPa～-0.08MPa，在此真空度条件下，可以使得各个浆粕完全溶解。
在上述步骤二中，在步骤一中获得的预混液放置在真空环境中的时间可根据实际需求进行选择，只要各个浆粕完全溶解即可。优选地，预混液在真空环境中放置的时间为10～20min，进一步优选地，预混液在真空环境中放置的时间为10～15min。
可将获得的纺丝原液进行过滤，去除杂质，进一步提高最终获得的再生纤维素纤维的性能。
获得的纺丝原液中的甲纤含量优选为10～15％，所述纺丝原液的粘度优选为13000～15000Pa·S。当上述纺丝原液中的甲纤含量和粘度在上述范围内时，能够进一步提高最终获得的再生纤维素纤维的性能。若甲纤含量过低或者过高，不利于最终获得的再生纤维素纤维的强度的提高，同样的，若粘度过低或者过高，不利于最终获得的再生纤维素纤维的强度的提高。
另外，更具体地来讲，将步骤一中获得预混液加入到薄膜蒸发抽真空装置中，然后在温度为80～90℃下，进行抽真空，其中真空度为-0.1MPa～-0.08MPa，最终使得各个浆粕完全溶解，获得纺丝原液。此外，获得的纺丝原液可通过换热器换热维持纺丝原液在可纺状态。
步骤三、对步骤二中获得的纺丝原液进行纺丝，具体地，可将步骤二中获得的纺丝原液加入到纺丝机中进行纺丝，获得再生纤维素纤维，其中纺丝时，纺丝浴为N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液。
需要指出的是，纺丝浴位于纺丝机内。
在上述步骤三中，纺丝原液由喷丝头压出后，经过空气浴，然后与纺丝浴相接触得以继续固化，然后析出，最终获得再生纤维素纤维，由于首先进入空气浴中进行固化，然后再选用纺丝浴继续进行固化，能够大大提高最终获得的再生纤维素纤维的强度以及断裂伸长率。还需要指出的是，喷丝头的气隙优选为15～35mm，选用喷丝孔数为20000～30000孔，特别选用圆形喷丝头。选用纺丝机进行纺丝的具体过程如下：将步骤二中获得纺丝原液由圆形喷丝头喷出，进入空气浴，之后进入纺丝浴继续固化，最终获得再生纤维素纤维。
在上述步骤三中，N-甲基吗啉-N-氧化物在水溶液中的质量百分数优选为15～20％，由于选用上述质量百分数的N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液，不仅能够使得经过空气浴固化后得到的再生纤维素纤维继续固化以提高其强度和断裂伸长率，还可将质量分数较低的纺丝浴进行增浓，获得质量分数较高的N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液，从而使得质量分数较高的N-甲基吗啉-N-氧化物能够应用到前述步骤一中，用于分散各个浆粕，达到了N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液的回收利用，此外在后续水洗的过程中，也可回收利用N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液。另外，在对步骤二中获得纺丝原液进行纺丝时，纺丝浴的温度优选为20～30℃。
为了进一步提高再生纤维素纤维的性能，优选地，将再生纤维素纤维进行以下处理：将再生纤维素纤维进行集束后，依次进行水洗、漂白、上油和烘干，其中，水洗可选用水洗机进行水洗，烘干可采用链板式烘干机进行烘干，烘干的温度优选为100～130℃，烘干的时间优选为10～30分钟。另外，漂白和上油的方式均为常规方法，此处不再赘述。
本发明提供的再生纤维素纤维可作为纺织纤维应用在纺织领域。
本发明提供的制备再生纤维素纤维的方法，实现了将含有棉浆粕、木浆粕和竹浆粕的原料分散在N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液中，然后经过浸渍、纺丝，获得再生纤维素纤维，其中，对各个浆粕的来源并没有特殊的需求，尤其是保留了以纯木浆为原料生产再生纤维素纤维的特点。另外，通过本发明提供的制备再生纤维素纤维的方法，最终获得的再生纤维素纤维的品质好，例如再生纤维素纤维的强度高，断裂伸长率适宜，截面形态好，与此同时，手感柔软爽滑。此外，本发明提供的制备再生纤维素纤维的方法简单便利，便于操作，可重复性强，有利于大规模的推广，更为重要的是，能够回收利用纺丝浴，不仅环保，而且大大降低了生产成本。
具体实施方式
下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
在下述实施例中，所使用到的试剂、材料以及设备如没有特殊的说明，均为常规试剂、常规材料以及常规设备，均可商购获得，其中所涉及的原料如各个浆粕也可通过常规合成方法合成获得。
在下述实施例中，
纺丝机：纺丝机中的喷丝头为圆形喷丝头，喷丝孔数为38000孔，喷丝头的气隙为30mm。
实施例再生纤维素纤维(以下简称纤维)的制备
以下通过具体实例进一步描述本发明。不过这些实例仅仅是范例性的，并不对本发明的保护范围构成任何限制。
实施例1纤维1的制备
(1)将20重量份的棉浆粕、10重量份的木浆粕和70重量份的竹浆粕加入到N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液中，然后加入抗氧化剂没食子酸丙酯，在90℃下搅拌60分钟，使得各个原料充分浸渍，获得预混液，其中，在所述棉浆粕、所述木浆粕和所述竹浆粕中，甲纤含量依次相应地为：95.1％、95.3％、95.4％，重金属的总含量均小于0.07％，聚合度平均值相应地为540、535、500，N-甲基吗啉-N-氧化物在水溶液中的质量分数为68.0％，各个浆粕的总重量与N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液总重量之比为1：20，没食子酸丙酯的加入量为甲纤总重量的0.2％；
(2)在90℃下，将步骤(1)中获得的预混液加入到薄膜蒸发抽真空装置中，抽真空使得真空度为-0.08MPa，放置10min，最终各个浆粕完全溶解，获得纺丝原液，获得的纺丝原液中的甲纤含量为12.1％，粘度为14000Pa·s，将获得的纺丝原液过滤，去除杂质；
(3)在98℃下，将步骤(2)中获得的纺丝原液加入纺丝机内进行纺丝，当纺丝液喷出后进入空气浴，之后与质量百分数为20％的N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液接触，纺丝浴的温度为20℃，待重新析出后，获得再生纤维素纤维，然后将获得的再生纤维素纤维进行集束后放入水洗机中进行水洗，再依次进行漂白、上油，最终选用链板式烘干机在125℃下烘干12分钟。
实施例2纤维2的制备
(1)将30重量份的棉浆粕、10重量份的木浆粕和60重量份的竹浆粕加入到N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液中，然后加入抗氧化剂没食子酸丙酯，在92℃下搅拌58分钟，使得各个原料充分浸渍，获得预混液，其中，在所述棉浆粕、所述木浆粕和所述竹浆粕中，甲纤含量依次相应的为：95.6％、95.4％、95.4％，重金属的总含量均小于0.07％，聚合度平均值依次相应地为550、565、600，N-甲基吗啉-N-氧化物在水溶液中的质量分数为66.9％，各个浆粕的总重量与N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液总重量之比为1：18，没食子酸丙酯的添加量为甲纤总重量的0.21％；
(2)在85℃下，将步骤(1)中获得的预混液加入到薄膜蒸发抽真空装置中，抽真空使得真空度为-0.089MPa，放置15min，最终各个浆粕完全溶解，获得纺丝原液，获得的纺丝原液中的甲纤含量为11.9％，粘度为14200Pa·s，将获得的纺丝原液过滤，去除杂质；
(3)在99℃下，将步骤(2)中获得的纺丝原液加入纺丝机内进行纺丝，当纺丝液喷出后进入空气浴，之后与质量百分数为20％的N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液接触，纺丝浴的温度为30℃，待重新析出后，获得再生纤维素纤维，然后将获得的再生纤维素纤维进行集束后放入水洗机中进行水洗，再依次进行漂白、上油，最终选用链板式烘干机在128℃下烘干11分钟。
实施例3纤维3的制备
(1)将25重量份的棉浆粕、15重量份的木浆粕和60重量份的竹浆粕加入到N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液中，然后加入抗氧化剂没食子酸丙酯，在92℃下搅拌58分钟，使得各个原料充分浸渍，获得预混液，其中，在所述棉浆粕、所述木浆粕和所述竹浆粕中，甲纤含量依次相应地：95.4％、95.7％、95.8％，重金属的总含量均小于0.07％，聚合度平均值依次相应地为550、545、560，N-甲基吗啉-N-氧化物在水溶液中的质量分数为60.0％，各个浆粕的总重量与N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液总重量之比为1：19，没食子酸丙酯的加入量为甲纤总重量的0.216％；
(2)在88℃下，将步骤(1)中获得的预混液加入到薄膜蒸发抽真空装置中，抽真空使得真空度为-0.088MPa，放置20min，最终各个浆粕完全溶解，获得纺丝原液，获得的纺丝原液中的甲纤含量为12.2％，粘度为14300Pa·s，将获得的纺丝原液过滤，去除杂质；
(3)在100℃下，将步骤(2)中获得的纺丝原液加入纺丝机内进行纺丝，当纺丝液喷出后进入空气浴，之后与质量百分数优选为15％的N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液接触，纺丝浴的温度为25℃，待重新析出后，获得再生纤维素纤维，然后将获得的再生纤维素纤维进行集束后放入水洗机中进行水洗，再依次进行漂白、上油，最终选用链板式烘干机在130℃下烘干10分钟。
实施例4纤维4的制备
(1)将20重量份的棉浆粕、10重量份的木浆粕和70重量份的竹浆粕加入到N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液中，然后加入抗氧化剂没食子酸丙酯，在95℃下搅拌30分钟，使得各个原料充分浸渍，获得预混液，其中，在所述棉浆粕、所述木浆粕和所述竹浆粕中，甲纤含量依次相应地为：95.5％、95.2％、95.6％，重金属的总含量均小于0.07％，聚合度平均值依次相应地为538、544、530，N-甲基吗啉-N-氧化物在水溶液中的质量分数为67.5％，，各个浆粕的总重量与N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液总重量之比为1：19，没食子酸丙酯的加入量为甲纤总重量的0.212％；
(2)在90℃下，将步骤(1)中获得的预混液加入到薄膜蒸发抽真空装置中，抽真空使得真空度为-0.08MPa，放置20min，最终各个浆粕完全溶解，获得纺丝原液，获得的纺丝原液中的甲纤含量为15.0％，粘度为15000Pa·s，将获得的纺丝原液过滤，去除杂质；
(3)在99℃下，将步骤(2)中获得的纺丝原液加入纺丝机内进行纺丝，当纺丝液喷出后进入空气浴，之后与质量百分数为17％的N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液接触，纺丝浴的温度为23℃，待重新析出后，获得再生纤维素纤维，然后将获得的再生纤维素纤维进行集束后放入水洗机中进行水洗，再依次进行漂白、上油，最终选用链板式烘干机在100℃下烘干30分钟。
实施例5纤维5的制备
(1)将30重量份的棉浆粕、20重量份的木浆粕和50重量份的竹浆粕加入到N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液中，然后加入抗氧化剂没食子酸丙酯，在100℃下搅拌20分钟，使得各个原料充分浸渍，获得预混液，其中，在所述棉浆粕、所述木浆粕和所述竹浆粕中，甲纤含量依次相应地为：95.5％、95.9％、95.3％，重金属的总含量均小于0.07％，聚合度平均值依次相应地为550、540、534，N-甲基吗啉-N-氧化物在水溶液中的质量分数为67.2％，各个浆粕的总重量与N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液总重量之比为1：19，没食子酸丙酯的加入量为甲纤总重量的1％；
(2)在80℃下，将步骤(1)中获得的预混液加入到薄膜蒸发抽真空装置中，抽真空使得真空度为-0.1MPa，放置17min，最终各个浆粕完全溶解，获得纺丝原液，获得的纺丝原液中的甲纤含量为10.0％，粘度为13000Pa·s，将获得的纺丝原液过滤，去除杂质；
(3)在99℃下，将步骤(2)中获得的纺丝原液加入纺丝机内进行纺丝，当纺丝液喷出后进入空气浴，之后与质量百分数为18％的N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液接触，纺丝浴的温度为27℃，待重新析出后，获得再生纤维素纤维，然后将获得的再生纤维素纤维进行集束后放入水洗机中进行水洗，再依次进行漂白、上油，最终选用链板式烘干机在120℃下烘干15分钟。
对比例
对比例1
市售再生纤维素纤维，记为纤维1#。
试验例
按照《GB/T 14463-2008粘胶短纤维》中给出的方法对上述实施例中以及对比例中获得的纤维的干强、湿强、干断裂伸长率以及湿断裂伸长率进行测试。经上述测试后，检测各个纤维所获得结果如下述表1中所示。
表1
从上述表1中的测试结果，可以得知：由本发明提供的制备方法制备得到的再生纤维素纤维具有优异的性能，例如具有较高的强度和较适宜的断裂伸长率。
根据上述说明书的揭示，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。