專利名稱：一種防x射線輻射纖維素纖維及其制備方法
技術領域：
本發明涉及人造纖維素纖維生產技術領域，尤其涉及一種具有防X射線輻射功能的纖維素纖維。
背景技術：
隨著工農業生產，特別是國防科研、放射醫學和原子能工業的迅速發展，各種射線的使用日益廣泛，X射線是其重要的一種。由于長期接觸X射線會對人體 產生較大的傷害，因此根據X射線的性質及其與物質的作用機理，應選擇和制備相應的材料進行防護。最早用于X射線屏蔽的是鉛板、鐵板等金屬材料，后來又開發出了含鉛的玻璃、有機玻璃及橡膠等制品，并加工成各種防護服、頭盔、防護手套等。但這些防護用品透氣性差，笨重，穿用不舒適，因此人們一直在研制服用良好的X射線防護織物。許多國家曾設計使用鉛纖維作為防X射線的材料使用，盡管該纖維織物的透氣性和X射線屏蔽性能均較為理想，卻無法解決服用性差和鉛的毒性問題。中國專利申請號200710042057. 8的專利公開了一種X-射線屏蔽纖維及其制備方法，該方法主要是在凍膠紡溶液中添加粉體，工藝要求復雜，且該屏蔽纖維主要應用在增強混凝土中，限制了其應用。日本和奧地利的研究者分別將硫酸鋇直接添加到粘膠纖維中制成防輻射纖維，由于硫酸鋇粉體在粘膠纖維中的分散性差以及粉體加入后易抱團問題，使得固體X射線屏蔽劑流失嚴重，且所得成品纖維的物理機械性能均較差，或者穿著舒適性較差，因此限制該纖維的應用。

發明內容
本發明所要解決的第一個技術問題是針對現有技術存在的不足，提供一種X射線屏蔽劑與粘膠纖維分散性好、混合均勻、成型過程流失小、制備的纖維物理機械性能好的防X射線輻射纖維素纖維。本發明所要解決的第二個技術問題是針對現有技術存在的不足，提供一種X射線屏蔽劑與粘膠纖維分散性好、混合均勻、成型過程流失小、制備的纖維物理機械性能好的防X射線輻射纖維素纖維的制備方法。為解決上述第一個技術問題，本發明的技術方案是一種防X射線輻射纖維素纖維，所述纖維中含有8 28wt%的X射線屏蔽劑，所述纖維的干斷裂強度彡I. 8cN/dteX，濕斷裂強度彡0. 9cN/dteX，干斷裂伸長率彡16%，對X射線的屏蔽率> 65%。其中，所述X射線屏蔽劑為硫酸鋇粉體，所述硫酸鋇的粒徑< 3pm。為解決上述第二個技術問題，本發明的技術方案是防X射線輻射纖維素纖維的方法，是將所述粒徑< 3 ii m的硫酸鋇粉體在與水互溶的有機分散介質中制備成硫酸鋇乳液漿料，然后將所述硫酸鋇乳液漿料按照硫酸鋇含量相對于甲種纖維素10 30%的重量百分比添加到黃化溶解后的粘膠溶液中混合均勻，再經紡絲凝固浴紡絲成型、牽伸和后處理得到所述防X射線輻射纖維素纖維。其中，所述硫酸鋇乳液漿料的制備過程如下在粒徑小于3 Pm的硫酸鋇粉體中加入表面活性劑和分散劑混合均勻，將混合物加入到與水互溶的有機分散介質中，隨后在攪拌的條件下加入已用水溶脹的羧甲基纖維素鈉以增強乳化，所述羧甲基纖維素鈉的加入量為硫酸鋇的0. I lwt%,并繼續攪拌15 40min,然后進行超聲波分散10 40min,配制成硫酸鋇質量含量為15 30%的硫酸鋇乳液漿料。優選的，所述表面活性劑為胺類陽離子表面活性劑，所述表面活性劑的加入量為硫酸鋇的0. I 0. 8wt%。作為進一步的優選，所述胺類陽離子表面活性劑為多烷基三甲基氯化銨。優選的，所述分散劑為聚硅氧烷聚胺鹽或者聚磷酸鈉類分散劑，所述分散劑的加入量為硫酸鋇的0. 2 I. 2wt%。 優選的，所述與水互溶的有機分散介質為乙醇、異丙醇、聚乙二醇和乙酸乙酯中的一種或幾種。其中，所述紡絲凝固浴的組成為50 200g/L的H2SO4, 5 20g/L的ZnSO4和/或Al2 (SO4) 3，50 400g/L 的 Na2SO4,其溫度為 30 50°C。所述牽伸包括噴絲頭牽伸、盤間牽伸和凝固浴牽伸，所述噴絲頭牽伸的牽伸率為-10 30%，盤間牽伸的牽伸率為20 60%，第二凝固浴牽伸的牽伸率為2 15%。由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是本發明通過將X射線屏蔽劑一粒徑小于3 U m硫酸鋇制備成硫酸鋇乳液后添加到粘膠紡絲液中，不僅有效地解決了現有技術中直接將硫酸鋇粉體加入紡絲粘膠中存在的硫酸鋇的流失以及硫酸鋇粉體的分散性差和團聚等問題，而且由于本發明的硫酸鋇乳液漿料采用與水互溶的有機分散介質制備，因此硫酸鋇在粘膠纖維中分散性好，與粘膠纖維混合均勻，紡絲成型時硫酸鋇流失少，制備的纖維不僅具有良好的物理機械性能、紡織加工性能和服用性能，除了保留了常規粘膠纖維的吸水透氣、穿著舒適的優點外，還具有X射線屏蔽率高，持久性好的優點，可廣泛應用于制作長期接觸X射線的工作人員的服裝和非織造布行業，具有很好的經濟效益和社會效益。本發明提供的具有防X射線輻射纖維素纖維的生產方法，具有工藝合理、簡單，適合工業化生產的特點。
具體實施例方式下面結合具體的實施例，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。實施例I(I)硫酸鋇乳液漿料的制備在粒徑為Ium的硫酸鋇粉體中，加入硫酸鋇重量含量0. 2wt%的多烷基三甲基氯化銨，和硫酸鋇重量含量0. 4wt%的六偏磷酸鈉混合均勻，將混合物加入到乙醇中，隨后在攪拌的條件下加入已用水溶脹的硫酸鋇重量含量0. lwt%的羧甲基纖維素鈉以增強乳化，并繼續攪拌20min，然后進行超聲波分散20min，配制成硫酸鋇質量含量為20%的硫酸鋇乳液漿料。(2)粘膠原液的制備以纖維素漿柏為原料，經過浸潰、壓榨、粉碎、老成、黃化和溶解步驟制得粘膠。(3)紡絲原液的制備將制備好的硫酸鋇乳液漿料按照硫酸鋇含量相對于甲種纖維素10%的重量百分比添加到黃化溶解后的粘膠溶液中混合均勻，上述混合好的粘膠經過熟成、脫泡、過濾，得到粘膠紡絲原液，粘膠紡絲原液粘度為38s (落球粘度)，熟成度12mL(10%NH4Cl)，甲纖 7. 6wt%，含堿 5. 6wt%。(4)紡絲成型將上述粘膠紡絲原液經由105g/L的硫酸、11. 5g/L的ZnSO4,和320g/L的硫酸鈉組成的凝固浴中紡絲成型，凝固浴溫度為45°C，絲束牽伸工藝為噴絲頭牽伸-10%,盤間牽伸30%,第二凝固浴牽伸7%,然后經過后處理步驟制得I. 67dtexX38mm、含有相對甲種纖維素8被％的乂射線屏蔽劑的具有防X射線輻射纖維素纖維。制得的具有防X射線輻射纖維素纖維的指標干斷裂強度2. 07cN/dteX，濕斷裂強度I. 09cN/dteX，干斷裂 伸長率19. 3%，對X射線的屏蔽率(對X射線的衰減能力)> 68%，即X射線的透過率< 32%。實施例2(I)硫酸鋇乳液漿料的制備在粒徑為750nm的硫酸鋇粉體中，加入硫酸鋇重量含量0. 5wt%的多烷基三甲基氯化銨，和硫酸鋇重量含量0. 7wt%的聚硅氧烷聚胺鹽混合均勻，將混合物加入到聚乙二醇中，隨后在攪拌的條件下加入已用水溶脹的硫酸鋇重量含量
0.4wt%的羧甲基纖維素鈉以增強乳化，并繼續攪拌15min，然后進行超聲波分散30min，配制成硫酸鋇質量含量為20%的硫酸鋇乳液漿料。(2)粘膠原液的制備以纖維素漿柏為原料，經過浸潰、壓榨、粉碎、老成、黃化和溶解步驟制得粘膠。(3)紡絲原液的制備將制備好的硫酸鋇乳液漿料按照硫酸鋇含量相對于甲種纖維素20%的重量百分比添加到黃化溶解后的粘膠溶液中混合均勻，上述混合好的粘膠經過熟成、脫泡、過濾，得到粘膠紡絲原液，粘膠紡絲原液粘度為35s (落球粘度)，熟成度10mL(10%NH4Cl)，甲纖 8. 9wt%，含堿 5. 8wt%。(4)紡絲成型將上述粘膠紡絲原液經由110g/L的硫酸、20g/L的ZnSO4和Al2(SO4)3，和380g/L的硫酸鈉組成的凝固浴中紡絲成型，凝固浴溫度為50°C，絲束牽伸工藝為噴絲頭牽伸10%，盤間牽伸38%，第二凝固浴牽伸9%，然后經過后處理步驟制得3. 33dteXX60mm、含有相對甲種纖維素18wt%的X射線屏蔽劑的具有防X射線輻射纖維素纖維。制得的具有防X射線輻射纖維素纖維的指標干斷裂強度2. 02cN/dteX，濕斷裂強度1.02cN/dtex，干斷裂伸長率18. 4%，對X射線的屏蔽率(對X射線的衰減能力)彡72%，即X射線的透過率< 28%。實施例3(I)硫酸鋇乳液漿料的制備在粒徑為500nm的硫酸鋇粉體中，加入硫酸鋇重量含量0. 7wt%的多烷基三甲基氯化銨，和硫酸鋇重量含量0. 9wt%的聚磷酸鈉混合均勻，將混合物加入到乙酸乙酯中，隨后在攪拌的條件下加入已用水溶脹的硫酸鋇重量含量0. 6wt%的羧甲基纖維素鈉以增強乳化，并繼續攪拌40min,然后進行超聲波分散15min,配制成硫酸鋇質量含量為30%的硫酸鋇乳液漿料。(2)粘膠原液的制備以纖維素漿柏為原料，經過浸潰、壓榨、粉碎、老成、黃化和溶解步驟制得粘膠。(3)紡絲原液的制備將制備好的硫酸鋇乳液漿料按照硫酸鋇含量相對于甲種纖維素15%的重量百分比添加到黃化溶解后的粘膠溶液中混合均勻，上述混合好的粘膠經過熟成、脫泡、過濾，得到粘膠紡絲原液，粘膠紡絲原液粘度為40s (落球粘度)，熟成度9mL(10%NH4Cl)，甲纖 8. 3wt%，含堿 5. 7wt%。(4)紡絲成型將上述粘膠紡絲原液經由120g/L的硫酸、20g/L的ZnSO4和/或Al2(SO4)3，和230g/L的硫酸鈉組成的凝固浴中紡絲成型，凝固浴溫度為35°C，絲束牽伸工藝為噴絲頭牽伸20%，盤間牽伸42%，第二凝固浴牽伸5%，然后經過后處理步驟制得
I.33dtexX 38mm、含有相對甲種纖維素14wt%的X射線屏蔽劑的具有防X射線輻射纖維素纖維。制得的具有防X射線輻射纖維素纖維的指標干斷裂強度2. 13cN/dteX，濕斷裂強度1.07cN/dtex，干斷裂伸長率20. 4%，對X射線的屏蔽率(對X射線的衰減能力)彡66%，即X射線的透過率< 34%。實施例4(I)硫酸鋇乳液漿料的制備在粒徑為2 Pm的硫酸鋇粉體中，加入硫酸鋇重量含量0. 8wt%的多烷基三甲基氯化銨，和硫酸鋇重量含量I. 2wt%的聚磷酸鈉混合均勻，將混合物加入到乙醇和異丙醇的混合溶液中，隨后在攪拌的條件下加入已用水溶脹的硫酸鋇重量含量lwt%的羧甲基纖維素鈉以增強乳化，并繼續攪拌25min，然后進行超聲波分散30min，配制成硫酸鋇質量含量為25%的硫酸鋇乳液漿料。(2)粘膠原液的制備以纖維素漿柏為原料，經過浸潰、壓榨、粉碎、老成、黃化和溶解步驟制得粘膠。(3)紡絲原液的制備將制備好的硫酸鋇乳液漿料按照硫酸鋇含量相對于甲種纖維素25%的重量百分比添加到黃化溶解后的粘膠溶液中混合均勻，經過熟成、脫泡、過濾得到粘膠紡絲原液，將上述粘膠紡絲原液經凝固浴紡絲成型，然后經過后處理步驟制得
I.96dtexX60mm、含有相對甲種纖維素23. 5wt%的X射線屏蔽劑的具有防X射線輻射纖維素纖維。制得的具有防X射線輻射纖維素纖維的指標干斷裂強度I. 96cN/dteX，濕斷裂強度0. 98cN/dtex,干斷裂伸長率19. 2%，對X射線的屏蔽率(對X射線的衰減能力)> 83%，即X射線的透過率彡17%。權利要求
1.一種防X射線輻射纖維素纖維，其特征在于所述纖維中含有相對甲種纖維素8 .28wt%的X射線屏蔽劑,所述纖維的干斷裂強度彡I. 8cN/dtex,濕斷裂強度彡0. 9cN/dtex,干斷裂伸長率彡16%，對X射線的屏蔽率彡65%。
2.如權利要求I所述的防X射線輻射纖維素纖維，其特征在于所述X射線屏蔽劑為硫酸鋇粉體，所述硫酸鋇的粒徑< 3 u m。
3.制備如權利要求2所述的防X射線輻射纖維素纖維的方法，其特征在于將所述粒徑< 3 y m的硫酸鋇粉體在與水互溶的有機分散介質中制備成硫酸鋇乳液漿料，然后將所述硫酸鋇乳液漿料按照硫酸鋇含量相對于甲種纖維素10 30%的重量百分比添加到黃化溶解后的粘膠溶液中混合均勻，再經紡絲凝固浴紡絲成型、牽伸和后處理得到所述防X射線輻射纖維素纖維。
4.如權利要求3所述的防X射線輻射纖維素纖維的制備方法，其特征在于所述硫酸鋇乳液漿料的制備過程如下在粒徑小于3 的硫酸鋇粉體中加入表面活性劑和分散劑混合均勻，將混合物加入到與水互溶的有機分散介質中，隨后在攪拌的條件下加入已用水溶脹的羧甲基纖維素鈉，繼續攪拌15 40min,然后進行超聲波分散10 40min,配制成硫酸鋇質量含量為15 30%的硫酸鋇乳液漿料。
5.如權利要求4所述的防X射線輻射纖維素纖維的制備方法，其特征在于所述表面活性劑為胺類陽離子表面活性劑，所述表面活性劑的加入量為硫酸鋇的0. I 0. 8wt%。
6.如權利要求5所述的防X射線輻射纖維素纖維的制備方法，其特征在于所述胺類陽離子表面活性劑為多烷基三甲基氯化銨。
7.如權利要求4所述的防X射線輻射纖維素纖維的制備方法，其特征在于所述分散劑為聚硅氧烷聚胺鹽或者聚磷酸鈉類分散劑，所述分散劑的加入量為硫酸鋇的0. 2 I.2wt%0
8.如權利要求4所述的防X射線輻射纖維素纖維的制備方法，其特征在于所述與水互溶的有機分散介質為乙醇、異丙醇、聚乙二醇和乙酸乙酯中的一種或幾種。
9.如權利要求3至8所述的任一種防X射線輻射纖維素纖維的制備方法，其特征在于所述紡絲凝固浴的組成為50 200g/L的H2SO4, 5 20g/L的ZnSO4和/或Al2 (SO4) 3，50 .400g/L 的 Na2SO4,其溫度為 30 50°C。
10.如權利要求9所述的防X射線輻射纖維素纖維的制備方法，其特征在于所述牽伸包括噴絲頭牽伸、盤間牽伸和凝固浴牽伸，所述噴絲頭牽伸的牽伸率為-10 30%，盤間牽伸的牽伸率為20 60%，第二凝固浴牽伸的牽伸率為2 15%。
全文摘要
本發明公開了一種防X射線輻射纖維素纖維及其制備方法，是將粒徑≤3μm的硫酸鋇粉體在與水互溶的有機分散介質中制備成硫酸鋇乳液漿料，然后將所述硫酸鋇乳液漿料按照硫酸鋇含量相對于甲種纖維素10～30%的重量百分比添加到黃化溶解后的粘膠溶液中混合均勻，再經紡絲凝固浴紡絲成型、牽伸和后處理得到所述防X射線輻射纖維素纖維。本發明的X射線屏蔽劑硫酸鋇在粘膠纖維中分散性好，紡絲成型時硫酸鋇流失少，制備的纖維不僅具有良好的物理機械性能、紡織加工性能和服用性能，還具有X射線屏蔽率高，持久性好的優點，對X射線的屏蔽率≥65%。可廣泛應用于制作長期接觸X射線的工作人員的服裝和非織造布行業。
文檔編號D01D5/06GK102704023SQ20121016324
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月24日 優先權日2012年5月24日
發明者吳亞紅, 姜明亮, 李昌壘, 王樂軍, 郝連慶, 馬君志 申請人:山東海龍股份有限公司