專利名稱：釋放負離子的纖維素復合纖維的制備和應用的制作方法
技術領域：
本發明屬負離子纖維領域，特別是涉及一種釋放負離子的纖維素/無機礦粉復合纖維的 制備和應用。
技術背景自然界中的所有物質中纖維素不僅儲備量大，而且有巨大的恢復量。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，纖 維素的利用還將逐漸擴大。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，制造再生纖維素纖維的半制品——漿粕的原材料來源也相當廣泛，從優質的針葉木 和棉短絨到闊葉木、速生材、竹子以及各種草本植物(如甘蔗渣、蘆葦、黃麻桿等)。目前生產纖維素纖維主要釆用的是粘膠法，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。而離子液體作為一種新型的纖維 素溶劑，在較寬的范圍內以液態存在，且具有良好的熱穩定性，無毒、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。許多離子液體對纖維素的溶解度很大，有 些甚至達到35%;而釆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。隨著社會的進步和人們生活水平的提高，紡織服裝的時尚性、生態性和功能性成為當 今紡織服裝行業的主旋律。考慮到周圍空氣中離子濃度及其平衡會影響生物組織，包括人 體組織。據報道，高負離子濃度對人體的影響包括松弛、減輕疲勞、緊張和壓抑。通過在 織物中添加負離子發生劑，在人體體溫加熱或與人體摩擦生成負離子。此外，負離子織物 有抗菌防霉作用。目前見于報道的纖維素負離子纖維報道主要有以下二類1. 中國專利01128377.7公開了一種采用粘膠法生產能釋放負離子的功能性人造棉。2. 中國專利CN1385565公開了一種負離子粘膠纖維及其制造方法。 發明內容本發明旨在提供一種釋放負離子的纖維素/無機礦粉復合纖維的制備和應用，通過以離 子液體為溶劑來溶解纖維素和無機礦粉，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，并帶給纖維素釋放負離子的功能，滿足生產需要。本發明的一種釋放負離子的纖維素/無機礦粉復合纖維的制備，包括步驟(1) 將粉碎的纖維素、無機礦粉、助劑與離子液體混合均勻，在35 16(TC溫度下溶解、 脫泡1 120小時，形成總固含量為3 30%的均一穩定紡絲溶液，其中無機礦粉的質量混合 比例為0.01~20%，助劑的添加質量為0~10%，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， 得到纖維素/無機礦粉復合纖維。所述粉碎的纖維素是聚合度在300-2500、 a-纖維素含量90%~100%的天然纖維素(包 括竹漿粕、木槳粕、棉漿粕、蘆葦漿、甘蔗渣漿、麻桿漿等)、細菌纖維素、棉花、醋酸 纖維素等經過機械粉碎，漿粕經過活化處理或不做處理。所述無機礦粉是細度為50~500nm的蛋白石輕質頁巖超細粉，也可以是蛋白石輕質頁 巖粉與沸石粉、水鎂石粉、海泡石粉等配合制備而成的細度為50~500nm的超細粉，混合 比例為9.5:0.5 6:4。所述蛋白石輕質頁巖是一類礦物，主要成分是蛋白石(化學成分為Si02，nH20)，常含 有蒙脫石、方英石、磷英石和有機質、石英、長石等，化學成分為81.01 89.14y。的SiO2、 3.67~7.84%A1203、 0.37~1.68%Fe2O3、含水量為1~14%，礦石含有大量毛孔狀微孔隙，比 表面積可達到277.3cm2/g，吸水率74.4%，孔徑5~20nm。所述助劑為脂肪酸、硅烷偶聯劑、鈦酸酯。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、d C6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、烷基咪唑離子或垸基吡啶離子；所述的陰離子為鹵素離子、BF4—、 PF4—、 SCN—、 CN-、 OCN-、 CNO—、 CF3S03-、 CF3CO(J、 (CF3S02)2N—或(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。、本發明的纖維素/無機礦粉復合纖維除了具有釋放負離子功能外，還具有產生遠紅外輻 射、產生生物電流和抑制細菌等功能，適用于服裝、裝飾、醫用紡織品領域。 本發明的有益效果(1) 采用離子液體制備纖維素/無機礦粉復合纖維，避免了粘膠法冗長而復雜的生產過程， 生產過程明顯縮短，工藝能耗和操作費用低，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， 且離子液體易于回收，符合綠色生產的要求；(2) 本發明所制備得到的纖維素/無機礦粉復合纖維具有良好的機械強度，其機械性能與 常規粘膠纖維相當；(3) 纖維素/無機礦粉復合纖維制成的織物能釋放負離子，并具有抗菌防霉作用。
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，無機礦粉是蛋白石輕質頁巖超細粉或蛋白石輕質 頁巖粉與沸石粉、水鎂石粉、海泡石粉等配合制備而成的超細粉。實施例1將粉碎的9份天然纖維素、1份蛋白石輕質頁巖超細粉與100份[BMIM]C1 (1-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2.5cN/dtex的纖維。實施例2將粉碎的IO份細菌纖維素、O.l份無機礦粉(蛋白石輕質頁巖:沸石粉:水鎂石粉:海泡 石粉為9.5:0.1:0.2:0.2)與90份[BMIM]C1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 3.3cN/dtex的纖維。實施例3將粉碎的1份棉、0.2份無機礦粉(蛋白石輕質頁巖:沸石粉:水鎂石粉:海泡石粉為 6:2:1:1)與3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2.1cN/dtex的纖維。
權利要求
1.一種釋放負離子的纖維素/無機礦粉復合纖維的制備，包括步驟(1)將粉碎的纖維素、無機礦粉、助劑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3～30％的均一穩定紡絲溶液，其中無機礦粉的質量混合比為0.01～20％，助劑的添加質量為0～10％；(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，得纖維素/無機礦粉復合纖維。
2. 根據權利要求1所述的釋放負離子的纖維素/無機礦粉復合纖維的制備，其特征在于所述粉碎的纖維素是聚合度在300~2500、 01-纖維素含量90%~100%的天然纖維素、細菌纖 維素、棉花或醋酸纖維素經過機械粉碎。
3.根據權利要求1所述的釋放負離子的纖維素/無機礦粉復合纖維的制備，其特征在于所述無機礦粉是蛋白石輕質頁巖超細粉或蛋白石輕質頁巖與沸石粉、水鎂石粉、海泡石粉等配合制備而成(混合比例為9.5:0.5 6:4)，粒度50 500nm。
4. 根據權利要求1所述的釋放負離子的纖維素/無機礦粉復合纖維的制備，其特征在于 所述助劑所述助劑為脂肪酸、硅垸偶聯劑、鈦酸酯。
5. 根據權利要求1所述的釋放負離子的纖維素/無機礦粉復合纖維的制備，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C6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烷基季銨離子、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、BF4\ PF4-、 SCN-、 CN-、 OCN-、 CN(T、 CF3S03-、 CF3COCT、(CF3S02)2N-或(CF3S02)2Cr中的一種。
6. 根據權利要求1所述的釋放負離子的纖維素/無機礦粉復合纖維的制備，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。
7. 根據權利要求1所述的釋放負離子的纖維素/無機礦粉復合纖維的制備，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，總拉伸比為3~200%。
8. 根據權利要求1所述的釋放負離子的纖維素/無機礦粉復合纖維的制備，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 5cN/dtex,纖維的截面形狀是常規或異 形。
全文摘要
本發明涉及一種釋放負離子的纖維素/無機礦粉復合纖維的制備和應用，制備(1)將粉碎的纖維素、無機礦粉、助劑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3～30％的均一穩定紡絲溶液，其中無機礦粉的質量混合比為0.01～20％，助劑的添加質量為0～10％；(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，得纖維素/無機礦粉復合纖維。該復合纖維除了具有釋放負離子功能外，還具有產生遠紅外輻射、產生生物電流和抑制細菌等功能，適用于服裝、裝飾、醫用紡織品領域。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，該復合纖維制成的織物能釋放負離子，并具有抗菌防霉作用。
文檔編號D01F1/10GK101245493SQ20081003379
公開日2008年8月20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