專利名稱：采用離子液體溶解和加工竹麻纖維的方法
技術領域：
本發明屬竹麻共混纖維制備領域，特別是涉及一種采用離子液體溶解和加工竹麻纖維 的方法。
背景技術：
自然界中的所有有機物質中，纖維素不僅儲備量最大，而且有巨大的恢復量(每年的 天然產出量有數十億噸)。目前只有極少的纖維素被制成纖維。用于制造纖維和薄膜的纖 維素量，還不及世界工業生產的纖維素產量的4%。
隨著人類對自然界認識的不斷深入以及石油、煤、天然氣等資源的日益短缺，合成纖 維的發展將受到限制，纖維素的利用將逐漸擴大。纖維素纖維由于原料纖維素能被生物分 解或安全燃燒轉化成水蒸氣和二氧化碳，由廢棄物引起的破壞環境問題少。因此發展纖維
素纖維是十分必要的。其中，竹材作為一種纖維素來源，其生長周期短， 一般3 5年即可 成材砍伐，產量高，對生長環境要求低，使得成本較低。且不影響生態平衡，因此是未來 極佳的紡織原料。并且竹的橫截面布滿了不規則的空隙，是一種超中空纖維，可在瞬間吸 收和蒸發水分，具有極佳的透氣、透濕的毛細管效應；因此，竹纖維吸具有吸濕性能好、 透氣性強、手感柔軟、織物懸垂性好、上色容易、色澤鮮艷、穿著涼爽等一系列優點。同 時，竹纖維還具有抑菌性能，并且不因穿著和水洗時而降低或消失。因此開發竹纖維顯得 非常有必要，具有可持續發展功能。
我國麻類作物資源豐富，品種齊全，擁有幾乎世界所有的主要麻類作物。栽培的主要 韌皮纖維作物有苧麻、亞麻、大麻、紅麻(原稱洋麻)、黃麻、青麻(原稱苘麻)、大麻和 劍麻等。麻材具有天然的抑菌、防霉性質.在生長過程中農藥和殺蟲劑使用少，平均產量 非常高。將天然麻經過溶解再生后，得到的再生麻纖維的可紡性、織造性、可染性良好， 手感柔軟，具有吸濕性、透氣性、強力高等特點，再生麻纖維的力學性能和穿著性能與明 顯優于天然麻纖維。在再生麻纖維的生產過程中極大限度地保留了天然麻的抑菌和防霉物 質，使其架接在麻纖維大分子鏈上不受破壞，所以仍具有抑菌、防霉性能。同時紗線具有 抗靜電、高吸濕性、抗紫外線輻射等作用。
由于纖維素的熱分解溫度低于熔融溫度而不能采用熔融法進行加工，并且其結晶度高 及分子間、分子內存在大量氫鍵，而導致纖維素難溶解于常規的有機溶劑。從而使其在利 用中受到限制。
目前生產纖維素纖維主要采用的是粘膠法，生產過程冗長而復雜，能耗和操作費用高，并存在廢氣、廢水、廢渣的污染、處理回收等多項問題。而離子液體為本世紀開發的一種 新型溶劑，通過合適調配同樣可作為纖維素的溶劑。該溶劑在較寬的溫度范圍內以液態存 在，且具有良好的熱穩定性和化學穩定性、無可測蒸氣壓、不燃、無揮發性，有利于環境 保護和操作人員健康。可以通過選擇適宜的陰、陽離子組合而改變其物理化學性質，是許 多有機物、無機物和高分子材料的良溶劑。易于循環利用等。因而離子液體有21世紀"綠 色溶劑"之美譽。許多離子液體對纖維素的溶解度很大，有些甚至達到25%;而采用纖維 素黃化法生產粘膠纖維所采用的纖維素濃度不超過10%，因此采用離子液體生產纖維素纖維可以大大提高生產效率。目前見于報道的竹麻共混纖維主要是采用傳統的粘膠法生產纖維。如200510002955.1、 200610020970.3、 200610083861.6、 200410046451.5。發明內容本發明的目的是提供一種采用離子液體溶解和加工竹麻纖維的方法，利用竹、麻纖維 的不同纖維特性及它們作為一種天然纖維素，可以溶解在共同溶劑中進行加工，實現生態 安全生產，解決目前采用粘膠法生產纖維素纖維所帶來的環境污染問題，滿足生產需要。本發明的一種采用離子液體溶解和加工竹麻纖維的方法，以離子液體為溶劑來溶解竹 漿和麻、制備竹麻共混纖維，具體步驟包括(1) 將粉碎的竹、麻漿粕與離子液體混合均勻，在35 160'C溫度下溶解、脫泡1 120小 時，形成總固含量為3~50%的均一穩定紡絲溶液，其中竹、麻的質量比為1~99%:99~1%， 微波輻射、施加一定的真空度等有利于漿粕的溶解；(2) 經過濾、脫泡后，采用濕法紡絲、干噴濕紡法或熔噴濕紡法進行紡絲，凝固浴固化， 其中凝固浴為水或0~60%的離子液體水溶液，凝固浴溫度為0~90°C，紡絲速度為5~150 米/分；(3) 再經拉伸、水洗、漂白，以徹底除去纖維中的各種雜質，再經過上油、干燥等工序， 得到竹麻共混復合纖維。所述粉碎的竹、麻漿粕是將纖維素聚合度為300-2500、 a-纖維素含量90%~100%的竹、 麻漿粕經機械粉碎，漿粕活化處理或不處理，麻種類可以是苧麻、亞麻、大麻、紅麻(原 稱洋麻)、黃麻、青麻、劍麻、蕉麻、菠蘿麻、椰殼麻等或它們的混合物。所述離子液體是由陽離子和陰離子組成，陽離子為取代基是氫、C廣Q的烷基、乙烯 基、丙烯基、丁烯基、羥乙基、羥丙基、烷氧基中的一種或幾種的垸基季銨離子、垸基季 磷離子、烷基咪唑離子或垸基吡啶離子；所述的陰離子為鹵素離子、BF4—、 PF4—、 SCN—、CN-、 OCN-、 CNCT、 CF3S03—、 CF3CO(y、 (CF3S02)2N-、 (CF3S02)2Cr中的一種。所述拉伸是纖維經過緊張拉伸、噴頭拉伸、塑化拉伸、空氣浴后拉伸或回縮等一種或幾種組合進行拉伸，總拉伸率為3~200%。所述復合纖維包括共混短纖維和長絲，纖維強度是2~5 cN/dtex，纖維的截面形狀有常 規和異形，得到的纖維不僅可作為紡織原料，而且可作為炭纖維的原絲。 本發明的有益效果-(1) 我國幅員廣闊，竹麻資源豐富，為竹麻纖維提供了廣泛的資源；(2) 采用離子液體制備纖維，避免了粘膠法冗長而復雜的生產過程，生產過程明顯縮短， 能耗和操作費用低，而離子液體作為一種新型的纖維素溶劑，無毒無害、無揮發性，有利 于環境保護和操作人員健康，離子液體的水溶液還可用做凝固浴，且易于回收，符合綠色 生產的要求；(3) 本發明所制備得到的竹麻共混纖維具有良好的機械強度，其機械性能明顯高于相應 的采用粘膠法生產的常規粘膠纖維；(4) 共混纖維制成的織物具涼爽的感覺等優點，竹麻共混纖維具有吸濕性能好、透氣性 強、手感柔軟、織物懸垂性好、上色容易，還有一定的抑菌能力，作為服裝對人體健康有 一定邦助，還可制成口罩、護墊、襯墊材料、衛生巾、包裝袋等用于醫療衛生部門。
具體實施方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明 而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術 人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限 定的范圍。每個實施例中的份數是重量份數。實施例1將粉碎的9份竹漿粕、l份紅麻、90份[BMIM]C1 (l-丁基-3-甲基咪唑鹽酸鹽)離子液 體混合均勻，在45'C下攪拌24小時，得到紡絲溶液。紡絲溶液經過濾、脫泡后，經多孔噴絲板進入到含5%離子液體的凝固浴中，凝固浴 溫度為25°C。經過10%的拉伸后，再經水洗、漂白、上油、干燥等程序，紡絲速度為5 米/分，得到強度為3.2cN/dtex的纖維。實施例2將粉碎的1份竹漿粕、1份黃麻、6份[C2MIM]C1 (l-乙基-3-甲基咪唑鹽酸鹽)離子液體混合均勻，在IO(TC下攪拌120小時，得到紡絲溶液。紡絲溶液經過濾、脫泡后，經多孔噴絲板進入到水凝固浴中，凝固浴溫度為15'C。經 過3%的拉伸后，再經水洗、漂白、上油、干燥等程序，紡絲速度為20米/分，得到強度為 3.5cN/dtex的纖維。實施例3將粉碎的l份竹漿粕、4份紅麻，5份黃麻、30份[AMIM]C1 (l-烯丙基-3-甲基咪唑鹽 酸鹽)離子液體混合均勻，在6(TC下攪拌80小時，得到紡絲溶液。紡絲溶液經過濾、脫泡后，經多孔噴絲板進入到含25%離子液體的凝固浴中，凝固浴 溫度為55。C。經過8%的塑化拉伸后，再經水洗、漂白、上油、干燥等程序，紡絲速度為 30米/分，得到強度為4.0cN/dtex的纖維。
權利要求
1.一種采用離子液體溶解和加工竹麻纖維的方法，包括步驟(1)將粉碎的竹、麻漿粕與離子液體混合均勻，在35～160℃溫度下溶解、脫泡1～120小時，形成總固含量為3～50％的均一穩定紡絲溶液，其中竹、麻的質量比為1～99％∶99～1％；(2)經過濾、脫泡后，紡絲，凝固浴固化；(3)再經拉伸、水洗、漂白，再經過上油、干燥工序，得竹麻共混復合纖維。
2. 根據權利要求1所述的采用離子液體溶解和加工竹麻纖維的方法，其特征在于所述 粉碎的竹、麻漿粕是將纖維素聚合度為300-2500、 01-纖維素含量90%~100%的竹、麻漿粕 經機械粉碎。
3. 根據權利要求1所述的采用離子液體溶解和加工竹麻纖維的方法，其特征在于所述離 子液體是由陽離子和陰離子組成，陽離子為取代基是氫、C廣Q的烷基、乙烯基、丙烯 基、丁烯基、羥乙基、羥丙基、烷氧基中的一種或幾種的垸基季銨離子、烷基季磷離子、 烷基咪唑離子或烷基吡啶離子；所述的陰離子為鹵素離子、BF" PF" SCN-、 CN-、 OCN-、 CNCT、 CF3S03\ CF3COCT、 (CF3S02)2N^(CF3S02)2Cr+的一種。
4. 根據權利要求1所述的釆用離子液體溶解和加工竹麻纖維的方法，其特征在于所述 步驟(2)中的紡絲是濕法紡絲、干噴濕紡法或熔噴濕紡法進行紡絲，其中凝固浴為水或 0 60%的離子液體水溶液，凝固浴溫度為0 9(TC，紡絲速度為5~150米/分。
5. 根據權利要求1所述的采用離子液體溶解和加工竹麻纖維的方法，其特征在于所述 拉伸是纖維經過緊張拉伸、噴頭拉伸、塑化拉伸、空氣浴后拉伸或回縮中的一種或幾種組 合進行拉伸，總拉伸率為3~200%。
6. 根據權利要求1所述的采用離子液體溶解和加工竹麻纖維的方法，其特征在于所述 復合纖維是共混短纖維或長絲，纖維強度是2~5 cN/dtex，纖維的截面形狀是常規或異形。
全文摘要
本發明涉及一種采用離子液體溶解和加工竹麻纖維的方法，包括步驟(1)將粉碎的竹、麻漿粕與離子液體混合均勻，在35～160℃溫度下溶解、脫泡1～120小時，形成總固含量為3～50％的均一穩定紡絲溶液，其中竹、麻的質量比為1～99％∶99～1％；(2)經過濾、脫泡后，紡絲，凝固浴固化；(3)再經拉伸、水洗、漂白，再經過上油、干燥工序，得竹麻共混復合纖維。本發明中使用離子液體生產效率高且易于回收，符合綠色生產的要求，制得的復合纖維具有良好的機械強度、機械性能，制成的織物具有吸濕性能好、透氣性強、手感柔軟、織物懸垂性好、上色容易、抗菌性能等特點，同時為用作醫藥、衛生部門提供了一種材料。
文檔編號D01D5/06GK101230496SQ20081003379
公開日2008年7月30日 申請日期2008年2月22日 優先權日2008年2月22日
發明者何春菊, 孫俊芬, 王慶瑞, 陳雪英 申請人:東華大學