CN102199803B - 一种高弹性免烫纤维素纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高弹性免烫纤维素纤维及其制备方法，属于纺织技术领域。高弹性免烫纤维素纤维是由纤维素、整理剂、催化剂经化学反应交联而成，其中高弹性免烫纤维素纤维中各组分的质量百分含量分别为：纤维素85％～91％，整理剂6％～10％，催化剂3％～5％。本发明的高弹性免烫纤维素纤维具有优异的力学性能，天然的触感，舒适的弹性和很好的抗皱性，而且可耐受多种苛刻的水洗及后整理工艺，可广泛应用于免烫衬衫、裤子、西装等产品中，满足消费者对易打理服装及面料的需求。由于纤维自身具有高弹性，采用本发明所述的纤维生产的纺织品不需要再进行免烫整理就具有出色的抗皱性能，能帮助面料及服装加工企业节约成本和能源。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有高弹性和免烫性能的纤维素纤维及其制备方法，属于纺织技术生产加工领域。
背景技术
随着社会的进步，科学技术的发展和生活水平的提高，人们的穿着消费观念和市场需求发生了显著的变化，对纤维和纺织品的要求已不仅仅是耐穿耐用和漂亮好看，还追求纺织品的穿着舒适性、健康性、安全防护性和环保性等。纤维素纤维取材于天然，具有吸湿性好、透气性强、穿着舒适、较易染色、自然环保等优良性能，符合人们对舒适性和环保健康的要求，深受消费者的青睐。但是，纤维素纤维的抗皱性能较差，其织物在穿着使用过程中存在易变性和易起皱等缺陷，导致纤维素纤维织物在洗后和服用过程中不能保持平整和挺括的外观，影响其服用性能。
目前主要采用后处理的方法对纤维素纤维织物进行抗皱整理，以改善服用性能，使其在穿着使用过程中保持形态的稳定，研究主要集中在各种整理剂的开发。中国专利公开号为CN101235595A，公开日为2008年8月6日，发明名称为一种纤维素纤维织物的抗皱整理液及其制备方法和用途，该申请案公开的整理液为一种纳米树脂整理液，是在传统的改性2D或其衍生物树脂整理液中添加纳米氧化物而制成，并采用二浸二轧对纤维素纤维织物进行抗皱整理。中国专利公开号为CN 1888298A，公开日为2007年1月3日，发明名称为用聚(羧酸)纳米颗粒对棉织物进行防皱处理的方法，该申请案公开了几种具有不同分子结构的聚(羧酸)的设计和合成，以及对棉织物进行抗皱整理的方法。中国专利公开号为CN 86107140A，公开日为1987年4月29日，发明名称为含纤维素纤维的纺织物的树脂处理方法，该申请案公开了一种用水溶性氨基甲酸酯预聚物组成的树脂浴整理含纤维素纤维纺织物的方法，可使含纤维素纤维纺织物的干抗皱性和湿抗皱性以及洗可穿性能得到改善。
上述方法都是采用后整理的方法对纤维素纤维织物进行免烫抗皱整理，存在织物手感发硬，强力下降，布面易泛黄，工艺复杂且控制要求高等问题。如果在纤维素纤维的生产过程中赋予其良好的弹性，从本质上改善纤维素纤维的服用性能，则可避免上述问题。目前，这方面的研究尚未见报道。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种从源头上解决纤维素纤维存在的易变性和易起皱等缺陷，使其织物具有穿着舒适的同时又有优异的服用性能，满足消费者对易打理服装的需求的具有高弹性和免烫性能的纤维素纤维及其制备方法，为了实现上述目的，其技术解决方案为：
一种高弹性免烫纤维素纤维，高弹性免烫纤维素纤维是由纤维素、整理剂、催化剂经化学反应交联而成，其中高弹性免烫纤维素纤维中各组分的质量百分含量分别为：
纤维素 85％～91％，
整理剂 6％～10％，
催化剂 3％～5％。
一种高弹性免烫纤维素纤维的制备方法，制备方法包括如下步骤：
a将选定的纤维素在60～100℃真空烘干2～5h备用；
b按照选定纤维素质量的6.6％～11.6％称取整理剂，按照选定纤维素质量的3.3％～5.8％称取催化剂，按照选定纤维素质量的10～50倍称取离子液体，然后将称取的整理剂、催化剂和离子液体混合，加热至30℃～40℃，再搅拌使其溶解，得到改性溶液；
c将经a处理后的纤维素加入到经b得到的改性溶液中，溶液升温至80℃，再搅拌使其溶解，然后减压脱泡20h，得到改性纺丝溶液；
d将按照蒸馏水质量的1％～3％称取的无机酸加入到蒸馏水中，得到酸性溶液，然后加热至30～50℃备用；
e以经d调制得到的酸溶液为凝固浴，采用离子液体法纤维素纤维的生产工艺，对经c得到的改性纺丝溶液进行纺丝，得到成形纤维；
f将e得到的成形纤维置入烘箱进行预烘，预烘温度为80～110℃，预烘时间为3～5min；
g将经f得到的预烘纤维置入烘箱进行焙烘，焙烘温度为160～190℃，焙烘时间为1～2min；
h将经g得到的焙烘纤维进行水洗，水洗温度为70～80℃，水洗时间为1～2min，然后上油、烘干后得到纤维素的含量为85％～91％，整理剂的含量为6％～10％，催化剂的含量为3％～5％的一种高弹性免烫纤维素纤维。
所述的纤维素可以是棉浆纤维素或木浆纤维素或竹浆纤维素其中的一种。
所述的整理剂可以是1，2，3，4-环戊四酸或柠檬酸或1，2，3，4-丁烷四羧酸其中的一种。
所述的催化剂可以是次磷酸钠或亚磷酸钠或硝酸钠其中的一种。
所述的离子液体可以是1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐或1-丁基-3-甲基咪唑氯盐或1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐其中的一种。
所述的无机酸可以是硫酸或磷酸或盐酸其中的一种。
采用以上技术方案，其有益技术效果是：
1采用离子液体作为纤维素的溶剂，既保证了整理剂和催化剂在纤维内部分散均匀，又避免了整理剂和催化剂与溶剂体系反应而失效。
2纤维成形后先进行低温预烘干处理，可以防止整理剂和催化剂发生泳移，待整理剂和催化剂分散均匀并固着在纤维内部后再进行高温焙烘，此时整理剂与纤维素发生反应，有利于形成均匀的交联体系。
3整理剂和纤维素反应形成的交联体系，增强了纤维分子间的作用力，使得纤维具有较好的弹性。当纤维受到的外力消除后，在交联体系的作用下纤维能够恢复到原来的状态，从而达到抗皱免烫的效果。
4纤维经过焙烘处理后再进行水洗处理，可以去除纤维表面未发生反应的整理剂和催化剂，改善纤维的手感。
5采用本发明所述的方法制备的纤维素纤维，具有优异的力学性能，天然的触感，舒适的弹性和很好的抗皱性，而且可耐受多种苛刻的水洗及后整理工艺，可广泛应用于免烫衬衫、裤子、西装等产品中，满足消费者对易打理服装及面料的需求。
6采用本发明所述的纤维生产的纺织品，由于纤维自身具有高弹性，在外力消除时能够回复形变，所以纺织品不需要再进行免烫整理就具有出色的抗皱性能，能帮助面料及服装加工企业节约成本和能源。
具体实施方式
一种高弹性免烫纤维素纤维，高弹性免烫纤维素纤维是由纤维素、整理剂、催化剂经化学反应交联而成，其中高弹性免烫纤维素纤维中各组分的质量百分含量分别为：
纤维素 85％～91％，
整理剂 6％～10％，
催化剂 3％～5％。
所述的纤维素可以是棉浆纤维素或木浆纤维素或竹浆纤维素其中的一种，所述的整理剂可以是1，2，3，4-环戊四酸或柠檬酸或1，2，3，4-丁烷四羧酸其中的一种，所述的催化剂可以是次磷酸钠或亚磷酸钠或硝酸钠其中的一种。
一种高弹性免烫纤维素纤维的制备方法，制备方法包括如下步骤：
a将选定的纤维素在60～100℃真空烘干2～5h备用，所述的纤维素可以是棉浆纤维素或木浆纤维素或竹浆纤维素其中的一种；
b按照选定纤维素质量的6.6％～11.6％称取整理剂，按照选定纤维素质量的3.3％～5.8％称取催化剂，按照选定纤维素质量的10～50倍称取离子液体，然后将称取的整理剂、催化剂和离子液体混合，加热至30℃～40℃，再搅拌使其溶解，得到改性溶液。所述的整理剂可以是1，2，3，4-环戊四酸或柠檬酸或1，2，3，4-丁烷四羧酸其中的一种，所述的催化剂可以是次磷酸钠或亚磷酸钠或硝酸钠其中的一种，所述的离子液体可以是1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐或1-丁基-3-甲基咪唑氯盐或1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐其中的一种；
c将经a处理的纤维素加入到经b得到的改性溶液中，溶液升温至80℃，再搅拌使其溶解，然后减压脱泡20h，得到改性纺丝溶液；
d将按照蒸馏水质量的1％～3％称取的无机酸加入到蒸馏水中，得到酸性溶液，然后加热至30～50℃备用，所述的无机酸可以是硫酸或磷酸或盐酸其中的一种；
e在压力作用下将经c得到的改性纺丝溶液经喷丝头，进入到经d调制得到的酸溶液中，凝固30s，然后进行三段牵伸，每段牵伸倍数为1.5～2.0倍，得到成形纤维；
f将e得到的成形纤维置入烘箱进行预烘，预烘温度为80～110℃，预烘时间为3～5min；
g将经f得到的预烘纤维置入烘箱进行焙烘，焙烘温度为160～190℃，焙烘时间为1～2min；
h将经g得到的焙烘纤维进行水洗，水洗温度为70～80℃，水洗时间为1～2min，然后上油、烘干后得到纤维素的含量为85％～91％，整理剂的含量为6％～10％，催化剂的含量为3％～5％的一种高弹性免烫纤维素纤维。
下面结合具体实施例对本发明的高弹性免烫纤维素纤维的制备方法做进一步详细描述：
实施例1
将棉浆纤维素在100℃真空烘干2h，称取20g备用；将2.32g 1，2，3，4-环戊四酸和1.16g次磷酸钠依次加入到1000g 1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体中，溶液加热至30℃，然后搅拌使其溶解，得到改性溶液；将20g备用的干燥棉浆纤维素加入到上述改性溶液中，溶液加热至80℃，再搅拌使其溶解，然后减压脱泡20h，得到改性纺丝溶液；配制质量百分比浓度为1％的硫酸溶液，加热至50℃备用；在压力作用下改性纺丝溶液经喷丝头，进入到上述配置好的酸溶液中，凝固30s，然后进行三段牵伸，每段牵伸倍数为1.5倍，得到成形纤维；将成形纤维置入烘箱，80℃预烘5min，然后160℃焙烘2min；将焙烘后的纤维70℃水洗2min，然后上油、烘干后得到一种高弹性免烫纤维素纤维。
实施例2
将木浆纤维素在60℃真空烘干5h，称取100g备用；将6.6g柠檬酸和3.3g亚磷酸钠依次加入到1000g 1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体中，溶液加热至40℃，然后搅拌使其溶解，得到改性溶液；将100g备用的干燥木浆纤维素加入到上述改性溶液中，溶液加热至80℃，再搅拌使其溶解，然后减压脱泡20h，得到改性纺丝溶液；配制质量百分比浓度为3％的磷酸溶液，加热至30℃备用；在压力作用下改性纺丝溶液经喷丝头，进入到上述配置好的酸溶液中，凝固30s，然后进行三段牵伸，每段牵伸倍数为2.0倍，得到成形纤维；将成形纤维置入烘箱110℃预烘3min，然后190℃焙烘1min；将焙烘后的纤维80℃水洗1min，然后上油、烘干后得到一种高弹性免烫纤维素纤维。
实施例3
将竹浆纤维素在70℃真空烘干4.5h，称取25g备用；将2.0g 1，2，3，4-丁烷四羧酸和1.0g硝酸钠依次加入到1000g 1-丁基-3-甲基咪唑氯盐离子液体中，溶液加热至35℃，然后搅拌使其溶解，得到改性溶液；将25g备用的干燥竹浆纤维素加入到上述改性溶液中，溶液加热至80℃，再搅拌使其溶解，然后减压脱泡20h，得到改性纺丝溶液；配制质量百分比浓度为2％的盐酸溶液，加热至40℃备用；在压力作用下改性纺丝溶液经喷丝头，进入到上述配置好的酸溶液中，凝固30s，然后进行三段牵伸，每段牵伸倍数为1.8倍，得到成形纤维；将成形纤维置入烘箱100℃预烘4min，然后180℃焙烘1.5min；将焙烘后的纤维75℃水洗1.5min，然后上油、烘干后得到一种高弹性免烫纤维素纤维。
实施例4
将棉浆纤维素和竹浆纤维素分别在80℃真空烘干4h，称取20g棉浆纤维和15g竹浆纤维素备用；将3.5g 1，2，3，4-丁烷四羧酸和1.75g硝酸钠依次加入到1000g 1-丁基-3-甲基咪唑氯盐离子液体中，溶液加热至40℃，然后搅拌使其溶解，得到改性溶液；将备用的20g棉浆纤维和15g竹浆纤维素加入到上述改性溶液中，溶液加热至80℃，再搅拌使其溶解，然后减压脱泡20h，得到改性纺丝溶液；配制质量百分比浓度为2％的磷酸溶液，加热至40℃备用；在压力作用下改性纺丝溶液经喷丝头，进入到上述配置好的酸溶液中，凝固30s，然后进行三段牵伸，每段牵伸倍数为1.5倍，得到成形纤维；将成形纤维置入烘箱90℃预烘4.5min，然后170℃焙烘1.5min；将焙烘后的纤维70℃水洗2min，然后上油、烘干得到一种高弹性免烫纤维素纤维。
实施例5
将棉浆纤维素和木浆纤维素分别在90℃真空烘干3h，称取20g棉浆纤维和20g木浆纤维素备用；将3.2g 1，2，3，4-丁烷四羧酸和1.6g硝酸钠依次加入到1000g 1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体中，溶液加热至30℃，然后搅拌使其溶解，得到改性溶液；将备用的20g棉浆纤维和20g木浆纤维素加入到上述改性溶液中，溶液加热至80℃，再搅拌使其溶解，然后减压脱泡20h，得到改性纺丝溶液；配制质量百分比浓度为3％的硫酸溶液，加热至50℃备用；在压力作用下改性纺丝溶液经喷丝头，进入到上述配置好的酸溶液中，凝固30s，然后进行三段牵伸，每段牵伸倍数为2.0倍，得到成形纤维；将成形纤维置入烘箱80℃预烘5min，然后180℃焙烘1.5min；将焙烘后的纤维80℃水洗1min，然后上油、烘干得到一种高弹性免烫纤维素纤维。
实施例1、2、3、4、5所得纤维的线密度和断裂强度，以及由此纤维和普通粘胶纤维织成的退浆平纹机织物(14.6tex×14.6tex，523根/10cm×72根/10cm)的折皱回复角见表1。参照《GB/T 14335-2008化学纤维短纤维线密度试验方法》测试纤维的线密度，参照《GB/T 14337-2008化学纤维短纤维拉伸性能试验方法》测试纤维的断裂强度和断裂延伸率，参照《GB/T 3819-1997纺织品织物折痕回复性的测定回复角法》测试织物的折皱回复角，所得结果见表1。
表1纤维与织物的性能
从表1可以看出，本发明的高弹性免烫纤维素纤维的断裂强度高于普通粘胶纤维，而且其织物的折皱回复角远大于普通粘胶纤维织物。这说明本发明的高弹性免烫纤维素纤维具有较高的弹性，可用于生产免烫衬衫、裤子、西装等产品中，满足消费者对易打理服装及面料的需求。
Claims (1)
1.一种高弹性免烫纤维素纤维的制备方法，包括离子液体法纤维素纤维的生产工艺，其特征在于：制备方法包括如下步骤，
a 将选定的纤维素在60～100℃真空烘干2～5h备用；
b 按照选定纤维素质量的6.6％～11.6％称取整理剂，按照选定纤维素质量的3.3％～5.8％称取催化剂，按照选定纤维素质量的10～50倍称取离子液体，然后将称取的整理剂、催化剂和离子液体混合，加热至30℃～40℃，再搅拌使其溶解，得到改性溶液；
c 将经a处理后的纤维素加入到经b得到的改性溶液中，将改性溶液加温至80℃，再搅拌使其溶解，然后减压脱泡20h，得到改性纺丝溶液；
d 将按照蒸馏水质量的1％～3％称取的无机酸加入到蒸馏水中，得到酸性溶液，然后加热至30～50℃备用；
e 以经d调制得到的酸溶液为凝固浴，采用离子液体法纤维素纤维的生产工艺，对经c得到的改性纺丝溶液进行纺丝，得到成形纤维；
f 将e得到的成形纤维置入烘箱进行预烘，预烘温度为80～110℃，预烘时间为3～5min；
g 将经f得到的预烘纤维置入烘箱进行焙烘，焙烘温度为160～190℃，焙烘时间为1～2min；
h 将经g得到的焙烘纤维进行水洗，水洗温度为70～80℃，水洗时间为1～2min，烘干后得到纤维素的含量为85％～91％，整理剂的含量为6％～10％，催化剂的含量为3％～5％的一种高弹性免烫纤维素纤维；
所述的纤维素为棉浆纤维素或木浆纤维素或竹浆纤维素其中的一种；
所述的整理剂为1，2，3，4-环戊四酸或柠檬酸或1，2，3，4-丁烷四羧酸其中的一种；
所述的催化剂为次磷酸钠或亚磷酸钠或硝酸钠其中的一种；
所述的离子液体为1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐或1-丁基-3-甲基咪唑氯盐或1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐其中的一种；
所述的无机酸为硫酸或磷酸或盐酸其中的一种。
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