一種竹炭復合纖維制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及功能性纖維制備領域，具體涉及一種竹炭復合纖維的制備方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，化學纖維產量急速增加，市場競爭加劇，常規化學纖維的生產經濟效益不 斷下降。國際著名化纖制造商大力注重功能性纖維的研究與開發，通過利用化學改性、物 理改性和分子設計等手段，強化化學纖維某些性能，提高其附加值，制備了很多種具有特定 功能的化學纖維，可以答復改進原有纖維的染色、光熱穩定、抗靜電、導電、防污、阻燃、抗起 球、蓬松、吸濕、手感等方面的性能。
[0003] 聚丙稀腈纖維，學名Polyacrylonitril，商品名為Acrylic，大陸稱為腈纟侖，是合 成纖維四大品種之一，其產量在合成纖維中僅次于聚酯纖維和聚酰胺纖維，全世界的產量 已達到300萬噸/年。聚丙烯腈纖維是一種優良的紡織用品原料，纖維耐光、抗輻射、柔軟、 保暖，被譽為"人造羊毛"，廣泛地應用于服裝面料、篷布、窗簾等領域。
[0004] 竹炭具有良好的物理化學性能，分子結構呈六角形，質地堅硬，細密多孔，比表面 積達每克500m2以上，吸附力強，并且具有弱電性。由于竹炭的優異的性能，用途十分廣泛， 例如可以用作燃料、水質凈化、居室調濕、吸附異味、保健產品、保鮮，甚至在美容皮膚也有 應用，有"黑鉆石"的美譽。
[0005] 把竹炭加工成微細粉，可以用于制造竹炭纖維。通過竹炭對聚丙烯腈纖維進行改 性，可以賦予聚丙烯腈纖維新的性能，提高纖維的吸附、抗菌等性能，由于添加了 了竹炭，還 使得纖維具有了自清潔功能，擴大了聚丙烯腈纖維的應用領域。
[0006] 現有技術中，中國專利文獻CN102002772B公開了一種原位聚合制備聚丙烯腈竹 炭復合纖維的方法，該方法使用聚合單體、引發劑、溶劑和竹炭改性納米微粉，分別加入聚 合反應釜，反應連續聚合或間歇聚合得到原液然后進行干法紡絲或濕法紡絲，經過水洗、三 段牽伸、干燥、上油定型得到竹炭復合纖維。本發明按照該專利的方法制備纖維時發現，由 于原液中加入了竹炭微粉，導致初生絲條不易牽伸，而且由于沸水牽伸倍數高達8倍，也導 致絲條過牽伸，強度穩定性差，毛絲多，導致原絲利用價值很低。
[0007] 因此，需要一種可以改進原絲質量的竹炭復合纖維的制備方法。
【發明內容】
[0008] 針對現有技術的不足，本發明提供一種竹炭復合纖維的制備方法，按照本發明的 方法，制備的原絲毛絲少，強度穩定性高。
[0009] 為了解決上述技術問題，本發明提供一種竹炭復合纖維的制備方法，包括：
[0010] 步驟a)取丙烯腈、丙烯酸甲酯、衣康酸與竹炭微粉聚合反應得到竹炭微粉改性的 紡絲原液；
[0011] 步驟b)將所述紡絲原液經噴絲頭組件浸入凝固浴水中噴絲，待噴絲穩定后，將噴 絲頭組件提升到凝固浴液面以上，保持干噴距離為5mm-15mm然后進行紡絲；
[0012] 步驟c)再經過水洗、熱水牽伸、沸水牽伸、收縮上油、干燥、蒸汽牽伸、熱收縮步驟 得到竹炭復合聚丙烯腈纖維。
[0013] 優選的，所述步驟b)中保持干噴距離為6-10mm。
[0014] 優選的，所述步驟c)中的收縮上油時對纖維施加0. 95-0. 99倍的負牽伸。
[0015] 優選的，所述步驟c)中的收縮上油中對纖維施加0. 96-0. 98的負牽伸。
[0016] 優選的，所述步驟a)中的丙烯腈、丙烯酸甲酯、衣康酸三種單體按照質量比為 89 ~95:4 ~8:1 〇
[0017] 優選的，所述步驟a)中的丙烯腈、丙烯酸甲酯、衣康酸三種單體按照質量比為 91 ~95:5 ~8:1 〇
[0018] 優選的，所述步驟c)中的水洗包括三段水洗，水洗溫度分別為40°C~45°C : 80°C ~85°C :96 ~98°C。
[0019] 優選的，所述步驟c中）的熱水牽伸、沸水牽伸、蒸汽牽伸的牽伸比控制為1. 3~ 3. 8:2. 6 ~3. 8:1.1 ~1.8〇
[0020] 優選的，所述丙烯腈、丙烯酸甲酯與衣康酸三種單體與竹炭納米微粉的質量比為 74 ~98 :2 ~26〇
[0021] 優選的，所述丙烯腈、丙烯酸甲酯與衣康酸三種單體與竹炭納米微粉的質量比為 76 ~95:5 ~24〇
[0022] 本發明提供了一種竹炭復合纖維的制備方法，本發明以丙烯腈、丙烯酸甲酯、衣康 酸為單體聚合制備紡絲原液，在其中添加竹炭微粉，并通過噴絲工藝的改進，即先講噴絲組 件浸入到凝固浴中牽引出絲條，然后在通過下降凝固浴的液面，保持5mm-15mm的準干噴距 離，下降凝固浴液面時，在毛細作用下，凝固浴液體會順著絲條爬升到上面，從而對絲條起 到一個保護作用，而相對的干噴則使絲條能夠在空氣中干燥達到更好的強度；然后再通過 后續的水洗、熱水牽伸、沸水牽伸、蒸汽牽伸最后達到良好的強度。
【附圖說明】
[0023] 圖1為噴絲組件浸入到凝固浴中示意圖；
[0024] 圖2為凝固浴下沉留出干燥段示意圖；
[0025] 圖3為圖2中的局部放大圖。
【具體實施方式】
[0026] 本發明的基本原理是，由于原液中添加了竹炭微粉，因此導致原液可紡性變差，當 采用傳統的干噴濕紡進行紡絲時，原液從噴絲組件中直接噴出來，直接面對空氣很容易導 致絲條斷絲；但如果直接采用濕紡工藝，則由于液面流動的原因，造成初生絲條受到沖擊， 也影響絲條質量。為了解決上述問題，本發明先將噴絲組件浸入到凝固浴水中，然后牽伸出 絲條后，再將凝固浴液面下降露出5-15mm的干噴段，此時凝固浴液在絲條的浸潤作用下會 順著絲條爬升一段距離，從而達到對絲條的保護作用，而在干噴的作用下，空氣直接冷卻絲 條，從而最終能夠提高纖維的強度，如圖1所示，為先講噴絲組件11浸沒到凝固浴12中，牽 伸出絲條13后，下降凝固浴的液面12a，露出l-5mm，優選為3-5mm的干燥段，如圖2所示， 下降凝固浴的液面可以按照本領域技術熟知的方法，例如通過調整閥門14來實現；如圖3 所示，為圖2的局部放大圖，下降凝固浴以后，液面12a在浸潤的作用下會產生一個爬升效 應12b，從而能夠對初生絲條起到一個保護作用，而且在空氣中干燥也防止初生絲條受到液 流擾動影響強度，從而最終提高纖維的最終強度，減少斷絲，提高纖維的穩定性。
[0027] 聚合時，溫度優選為55~75°C，優選為60~70°C ;竹炭微粉可以按照中國專 利CN200510060949. 1中例1制備的納米竹炭粉；進行紡絲時，紡絲原液溫度優選為65~ 75°C，優選為68~72°C ;凝固浴優選為二甲基亞砜或二甲基亞酰胺與去離子水的混合液， 混合比例為溶劑：水為30~35:70~65,凝固浴溫度優選為28~32°C，優選為30°C，初生 絲條經過兩段水洗，一段水洗溫度優選為48~52°C，一段水洗牽倍優選為1. 1~1. 3倍； 二段水洗溫度優選為68~72°C，二段牽倍優選為1. 1~1. 3倍，然后再進行沸水牽伸7-9 倍，沸水牽伸后，收縮上油，收縮倍率為〇. 97~0. 98,收縮上油是為了釋放內應力，并使絲 松弛更有利于油劑的浸潤，油劑為馳葉有機硅材料（上海）有限公司生產的CY-551氨基 改性硅烷油劑，然后在ll〇°C干燥，再經過蒸汽牽伸，牽伸倍率1. 5~1. 8倍，然后再進行 0.95-0.98倍的收縮熱定型，溫度為115°(：~125°(：。
[0028] 測試時，按照GB/T 16602-2008測試，并且測試十組強度值，Χρ X2, X3, X4, X5, X6, X7， x8, x9, X1(]，然后取平均值X，計算標準差s，離散值按照CV = S/XX 100 %計算，用于表示纖維 強度的均勻性。
[0029] 實施例1
[0030] a)稱取丙稀腈11. 72kg，丙稀酸甲酯0. 89kg、衣康酸氨0. 13kg，加入溶劑二甲基甲 酰胺37kg，竹炭微粉0. 26kg、引發劑偶氮二異丁腈0. 11kg，在55~65°C的溫度條件下反 應，得到紡絲原液；
[0031] 2)將步驟1)中的紡絲原液保溫72°C，過濾，以負20%的噴絲頭牽伸比進行紡絲， 具體是先將噴絲組件進入到凝固浴中，絲束牽出后，再下降凝固浴液面，留出l〇mm的干燥 段然后得到初生絲條，凝固浴為二甲基亞酰胺與去離子水質量比為34:66,凝固浴溫度為 30 °C ；
[0032] 3)將步驟2)中的初生絲條經過50°C水洗、1. 2倍牽伸，70°C水洗，1. 1倍牽伸，沸 水牽伸7