一种高强粘胶纤维及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高强粘胶纤维及其制备方法，所述的粘胶纤维满足：干断裂强度≥3.10cN/dtex，湿断裂强度≥1.6cN/dtex，干断裂伸长率为14.0～19.0％。该制备方法包括以下工艺：合成一种改性三聚氰胺甲醛树脂作为增强剂，再将其与粘胶溶液快速共混，采用常规纺丝技术制得高强粘胶纤维。本发明提供的高强粘胶纤维的制备方法工艺操作简单，解决了三聚氰胺甲醛树脂与粘胶纤维相容性差的问题。用该方法制得的纤维强度较普通粘胶纤维有较大的提高，具有良好的应用前景。
【专利说明】
一种高强粘胶纤维及其制备方法
技术领域
[0001]本发明属于纤维素粘胶纤维技术领域的创新，尤其涉及一种高强粘胶纤维及其制备方法。
【背景技术】
[0002]粘胶纤维具有一系列可贵的物理机械性能和符合卫生要求的性质。作为一种再生纤维素纤维，其最大特点是与棉纤维的某些性质极为类似，穿着舒适，可纺性好，而它的纤度和长度又可以按照用途来调节，因此受到广泛欢迎。但普通粘胶纤维强度相对较低，湿态时发生溶胀，强度明显下降，尺寸稳定性较差，影响织物的服用性能。因此，通过共混等方法提高粘胶纤维的性能，制备出强度较高、尺寸稳定性较好的粘胶纤维新品种，具有重要意义。
[0003]对于增强粘胶纤维的研究，很多专利都有涉及，例如中国专利CN101775671A公开了一种高强度粘胶纤维及其生产方法，其特征在于对片状细菌纤维素进行预处理，采用球磨法粉碎得到纳米级的细菌纤维素粉体，然后将其与粘胶纺丝溶液混合并制成高强度粘胶纤维，但该方法操作过程繁琐、工艺耗时较长，不适合大量生产，且细菌纤维素粉体颗粒与粘胶纺丝溶液混合不均匀，容易影响纤维的性能；中国专利CN103255488A公开了一种利用无机纳米晶须或有机纳米晶须通过分散液分散后与粘胶原液共混制备高强度粘胶纤维的方法，但无机纳米晶须或有机纳米晶须与纤维素只是单纯的物理共混，二者相容性较差，在纺丝成型过程中存在流失严重的问题，增强效果不是很好；中国专利CN104233510A公开了一种氨基树脂增强纤维素纤维及其制备方法，其采用苯代三聚氰胺代替部分三聚氰胺与甲醛反应，同时用小分子单官能团醇类作为封端剂来合成三聚氰胺甲醛树脂，然后与粘胶溶液共混纺丝，该方法合成的树脂大部分为以单一分子为主的低分子量化合物，难以与纤维素分子形成交集，并且三聚氰胺甲醛树脂与纤维素分子相容性较差，难以达到增强效果。
【发明内容】
[0004]为解决现有技术不足，本发明的目的在于提供一种高强粘胶纤维及其制备方法，该高强粘胶纤维与普通粘胶纤维相比，干断裂强度和湿断裂强度都得到了明显提高。
[0005]本发明解决所述技术问题的技术方案是，设计一种高强粘胶纤维的制备方法，该制备方法包括以下工艺:制备一种高强粘胶纤维，该纤维的主要成分包括60?90%的纤维素，10?40%的改性三聚氰胺甲醛树脂;选用对苯二胺、苯酚或间苯二酚中的一种作为三聚氰胺甲醛树脂的增强改性剂;选用戊二醛、己二酸或聚丙二醇200中的一种作为三聚氰胺甲醛树脂的增韧改性剂，并将含有增强改性剂的三聚氰胺甲醛分子链接，逐步形成具有一定分子量的改性三聚氰胺甲醛树脂;选用有机钛螯合物TMC-TE、钛酸酯偶联剂TMC-4或异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯中的一种为增容剂，提高改性树脂与纤维素分子的相容性;选用氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、三乙醇胺作为pH调节剂。
[0006]本发明解决所述技术问题的技术方案是，设计一种高强粘胶纤维，其特征在于采用上述制备方法制备，纤维的干断裂强度彡3.10cN/dtex，湿断裂强度彡1.6cN/dtex，干断裂伸长率为14.0?19.0%。
[0007]与现有技术相比，本发明设计方案是通过加入改性剂对三聚氰胺甲醛树脂进行增强增韧改性，并通过增容剂的作用，提高改性树脂与纤维素分子的相容性，使两种分子之间形成更多的交集，达到增强效果。其工艺简单、易操作、制造成本相对低廉，制得的粘胶纤维物理性能好，纤维的强度高。
【具体实施方式】
[0008]下面将结合具体实施例对本发明进行详细说明。
[0009]本发明一种高强粘胶纤维的制备方法(简称制备方法)，其特征在于操作步骤如下:
[0010](I)按摩尔比为1:1.5?4.5，称取一定量的三聚氰胺和多聚甲醛于三口瓶中，加入适量的蒸馏水，在搅拌条件下升温至30?500C，待溶液澄清后，调节pH值，控制在pH = 7?9，升温至70?95°C，反应30?60min;
[0011](2)降温至40?600C，加入对苯二胺、苯酚或间苯二酚中的一种，反应10?60min后，加入戊二醛、己二酸或聚丙二醇200中的一种，温度升至60?95°C，反应20?60min;
[0012](3)降温至40?50°C，加入有机钛螯合物TMC-TE、钛酸酯偶联剂TMC-4或异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯中的一种，共混10?30min，得到改性三聚氰胺甲醛树脂；
[0013](4)称取适量的粘胶溶液，将改性三聚氰胺甲醛树脂添加到粘胶溶液中，改性三聚氰胺甲醛树脂与粘胶溶液中纤维素的质量比为40?10:60?90，经过快速搅拌、真空脱泡、纺丝成型、牵伸、水洗、脱硫、干燥处理等工艺，最终制备成高强粘胶纤维。
[0014]所述增强改性剂为对苯二胺、苯酚或间苯二酚中的一种，所述增韧改性剂为戊二醛、己二酸或聚丙二醇200中的一种；所述增容剂为有机钛螯合物TMC-TE、钛酸酯偶联剂TMC-4或异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯中的一种，提高改性树脂与纤维素分子的相容性。
[0015]本发明高强粘胶纤维，其特征在于，采用上述制备方法制备的高强粘胶纤维，与普通粘胶纤维相比，纤维的干断裂强度彡3.10cN/dteX，湿断裂强度彡1.6cN/dteX，干断裂伸长率为14.0?19.0%。
[0016]实施例1:
[0017]按摩尔比为1:1.5，称取三聚氰胺126.12g、多聚甲醛45g于三口瓶中，加入蒸馏水256.68g，在搅拌条件下升温至30°C，待溶液澄清后，用氢氧化钠溶液调节pH值，控制在pH=9，升温至700C，反应60min ；降温至40°C，按与三聚氰胺摩尔比为I: I加入94.1 Ig苯酚，反应1min；按与三聚氰胺摩尔比为1:0.5加入50.06g戊二醛，升温至60°C，反应60min；降温至400C，加入0.5%有机钛螯合物TMC-TE 0.86g，共混30min ；称取100g粘胶溶液，其中粘胶溶液中纤维素含量为8%，按改性三聚氰胺甲醛树脂与粘胶溶液中纤维素的质量比为35:65，将43.08g改性树脂添加到相应粘胶溶液中，经过快速搅拌、真空脱泡、纺丝成型、牵伸、水洗、脱硫、干燥处理等常规纺丝工艺，最终制备成高强粘胶纤维。经检测，纤维的干断裂强度为:3.21cN/dtex，湿断裂强度为:1.87cN/dtex，干断裂伸长率为16.6 %。
[0018]实施例2:
[0019]按摩尔比为1:3.0，称取三聚氰胺126.12g、多聚甲醛90g于三口瓶中，加入蒸馏水324.18g，在搅拌条件下升温至50°C，待溶液澄清后，用氢氧化钠溶液调节pH值，控制在pH=7，升温至950C，反应30min ；降温至60°C，按与三聚氰胺摩尔比为I: I加入108.14g对苯二胺，反应60min ；按与三聚氰胺摩尔比为1: 2加入200.22g戊二醛，升温至95°C，反应20min ；降温至500C，加入3%钛酸酯偶联剂TMC-4 6.48g，共混1min ；称取100g粘胶溶液，其中粘胶溶液中纤维素含量为8%，按改性三聚氰胺甲醛树脂与粘胶溶液中纤维素的质量比为40:60，将53.33g改性树脂添加到相应粘胶溶液中，经过快速搅拌、真空脱泡、纺丝成型、牵伸、水洗、脱硫、干燥处理等常规纺丝工艺，最终制备成高强粘胶纤维。经检测，纤维的干断裂强度为:3.48cN/dtex，湿断裂强度为:2.05cN/dtex，干断裂伸长率为14.0 %。
[0020]实施例3:
[0021]按摩尔比为1:4.5，称取三聚氰胺126.12g、多聚甲醛135g于三口瓶中，加入蒸馏水391.68g，在搅拌条件下升温至65°C，待溶液澄清后，用氢氧化钠溶液调节pH值，控制在pH=8，升温至800C，反应30min ；降温至40°C，按与三聚氰胺摩尔比为I: I加入110.1Ig间苯二酚，反应30min；按与三聚氰胺摩尔比为I:0.5加入73.07g己二酸，升温至85°C，反应50min；降温至40°C，加入I %异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯2.61g，共混30min;称取100g粘胶溶液，其中粘胶溶液中纤维素含量为8%，按改性三聚氰胺甲醛树脂与粘胶溶液中纤维素的质量比为35: 65，将43.08g改性树脂添加到相应粘胶溶液中，经过快速搅拌、真空脱泡、纺丝成型、牵伸、水洗、脱硫、干燥处理等常规纺丝工艺，最终制备成高强粘胶纤维。经检测，纤维的干断裂强度为:3.18cN/dtex，湿断裂强度为:1.84cN/dtex，干断裂伸长率为17.8 %。
[0022]实施例4:
[0023]按摩尔比为1:3.5，称取126.12g三聚氰胺、多聚甲醛105g于三口瓶中，加入蒸馏水346.68g，在搅拌的条件下升温至65°C，待溶液澄清后，用碳酸钠溶液调节pH值，控制在pH=7，升温至85°C，反应40min;降温至45°C，按与三聚氰胺摩尔比为1:2加入188.228苯酚，反应40min；按与三聚氰胺摩尔比为I: 0.5加入10g聚丙二醇200，升温至70°C，反应25min；降温至45°C，加入2%异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯4.62g，共混1min;称取100g粘胶溶液，其中粘胶溶液中纤维素含量为8%，按改性三聚氰胺甲醛树脂与粘胶溶液中纤维素的质量比为30: 70，将34.29g改性树脂添加到相应粘胶溶液中，经过快速搅拌、真空脱泡、纺丝成型、牵伸、水洗、脱硫、干燥处理等常规纺丝工艺，最终制备成高强粘胶纤维。经检测，纤维的干断裂强度为:3.34cN/dtex，湿断裂强度为:1.98cN/dtex，干断裂伸长率为15.2 %。
[0024]实施例5:
[0025]按摩尔比为1: 2.0，称取126.12g三聚氰胺、多聚甲醛60g于三口瓶中，加入蒸馏水279.18g，在搅拌条件下升温至600C，待溶液澄清后，用碳酸钠溶液调节pH值，控制在pH=7，升温至850C，反应50min ；降温至50°C，按与三聚氰胺摩尔比为1:2加入216.28g对苯二胺，反应50min;按与三聚氰胺摩尔比为1:1加入146.148己二酸，升温至80°(:，反应301^11;降温至40 0C，加入0.5 %有机钛螯合物TMC-TE 0.93g，共混17min;称取100g粘胶溶液，其中粘胶溶液中纤维素含量为8%，按改性三聚氰胺甲醛树脂与粘胶溶液中纤维素的质量比为10:90，将8.89g改性树脂添加到相应粘胶溶液中，经过快速搅拌、真空脱泡、纺丝成型、牵伸、水洗、脱硫、干燥处理等常规纺丝工艺，最终制备成高强粘胶纤维。经检测，纤维的干断裂强度为:3.1 lcN/dtex，湿断裂强度为:1.65cN/dtex，干断裂伸长率为19.0 %。
[0026]实施例6:
[0027]按摩尔比为1:2.5，称取126.12g三聚氰胺、多聚甲醛75g于三口瓶中，加入蒸馏水301.68g，在搅拌条件下升温至60 °C，待溶液澄清后，用三乙醇胺溶液调节pH值，控制在pH=8，升温至800C，反应50min ；降温至40°C，按与三聚氰胺摩尔比为I: 2加入220.22g间苯二酚，反应15min;按与三聚氰胺摩尔比为1:1加入100.1lg戊二醛，升温至90°C，反应40min;降温至500C，加入I %钛酸酯偶联剂TMC-4 2.0Ig，共混13min;称取100g粘胶溶液，其中粘胶溶液中纤维素含量为8%，按改性三聚氰胺甲醛树脂与粘胶溶液中纤维素的质量比为20:80，将20.0g改性树脂添加到相应粘胶溶液中，经过快速搅拌、真空脱泡、纺丝成型、牵伸、水洗、脱硫、干燥处理等常规纺丝工艺，最终制备成高强粘胶纤维。经检测，纤维的干断裂强度为:3.25cN/dtex，湿断裂强度为:1.95cN/dtex，干断裂伸长率为16.1 %。
【主权项】
1.一种高强粘胶纤维，其特征在于:该纤维的主要成分包括60?90%的纤维素，10?40 %的改性三聚氰胺甲醛树脂。2.根据权利要求1所述的一种高强粘胶纤维，其特征在于:所述的改性三聚氰胺甲醛树脂中，三聚氰胺与甲醛的摩尔比为1:1.5?4.5，并以水作为溶液，水的含量为三聚氰胺甲醛树脂的60 %。3.根据权利要求2所述的一种高强粘胶纤维，其特征在于:所述的改性三聚氰胺甲醛树脂中，选用对苯二胺、苯酚或间苯二酚中的一种作为增强改性剂，其与三聚氰胺的摩尔比为I?2:1;选用戊二醛、己二酸或聚丙二醇200中的一种作为增韧改性剂，其与三聚氰胺的摩尔比为0.5?2:1。4.根据权利要求2所述的一种高强粘胶纤维，其特征在于:所述的改性三聚氰胺甲醛树脂中，选用氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、三乙醇胺作为pH调节剂。5.根据权利要求2所述的一种高强粘胶纤维，其特征在于:所述的改性三聚氰胺甲醛树脂中，选用有机钛螯合物TMC-TE、钛酸酯偶联剂TMC-4或异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯中的一种为增容剂，其添加量为三聚氰胺甲醛树脂质量百分比的0.5?3%。6.权利要求1所述的一种高强粘胶纤维的制备方法，其特征在于:所述的改性三聚氰胺甲醛树脂的制备步骤如下: (1)按摩尔比为1:1.5?4.5，称取一定量的三聚氰胺和多聚甲醛于三口瓶中，加入适量的蒸馏水，在搅拌条件下升温至30?50°C，待溶液澄清； (2)调节pH值，控制在pH=7?9，升温至70?95°C，反应30?60min; (3)降温至40?600C，加入对苯二胺、苯酚或间苯二酚中的一种，反应10?60min ； (4)加入戊二醛、己二酸或聚丙二醇200中的一种，温度升至60?95°C，反应20?60min; (5)降温至40?50°C，加入有机钛螯合物TMC-TE、钛酸酯偶联剂TMC-4或异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯中的一种，共混10?30min，得到改性三聚氰胺甲醛树脂。7.根据权利要求1所述的一种高强粘胶纤维的制备方法，其特征在于:将改性三聚氰胺甲醛树脂添加到粘胶溶液中，其中改性三聚氰胺甲醛树脂与粘胶溶液中纤维素的质量比为40?10:60?90，经过快速搅拌、真空脱泡、纺丝成型、牵伸、水洗、脱硫、干燥处理等工艺，制备成高强粘胶纤维。
【文档编号】D01F2/10GK106012075SQ201610619490
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月28日
【发明人】齐鲁, 马超, 李昌垒, 白立峰, 杨东昌
【申请人】天津工业大学