一種耐鹽、耐洗滌劑海藻纖維的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于紡織化工技術領域，具體涉及一種耐鹽、耐洗滌劑海藻纖維的制備方 法。
【背景技術】
[0002] 海藻酸纖維是以海藻酸鈉為原料經濕法紡絲制得的一種生物可降解纖維。因具有 良好的生物降解性、生物相容性、優異的吸水性能、成膜成纖性能而得到廣泛的應用，在高 檔服裝、內衣面料和裝飾紡織品應用方面具有很大的潛能。
[0003] 目前國內外研宄的海藻纖維在遇到含有Na+X和H+離子的溶液時，這些離子會與 海藻纖維中的二價陽離子發生離子交換作用，使纖維溶脹，破壞海藻纖維的絡合交聯結構， 導致纖維喪失纖維形貌，甚至完全溶解，該缺陷導致應用于紡織領域的海藻纖維不但會造 成纖維染整加工過程的失敗，而且會造成織物無法通過普通洗滌劑來進行洗滌，嚴重限制 了海藻纖維在紡織面料領域的應用。
[0004] 目前現有技術中對于耐鹽性海藻纖維的研宄有部分報道，但仍存在一些不足。如 中國專利CN 101956320 A公開了一種降低海藻酸鈣纖維溶脹性的方法，使用該方法處理后 的海藻酸鈣纖維在NaCl溶液中溶脹性下降；還有部分研宄關于海藻酸鈣纖維的硫酸鋁改 性，如張傳杰等人發表的論文海藻酸鈣纖維的硫酸鋁改性（功能材料，2012年7月，第13期 43卷，1752-1755)和王恒洲等人發表的論文硫酸鋁改性海藻酸鈣纖維的結構與性能（印染 助劑，2013年3月，第3期第30卷，5-11)報道了用硫酸鋁改性提高海藻酸鈣纖維耐鹽性能 的方法，該方法處理后的海藻酸鈣纖維耐生理鹽水性能明顯提高，但是上述幾種方法處理 的海藻纖維在遇到堿性洗滌劑時都會發生快速的溶解，導致海藻纖維紡織品無法滿足日常 使用的要求；天津大學的張敏等人利用四硼酸鈉對氧化海藻酸鈉-明膠進行交聯（天津大 學碩士學位論文，2006年1月），制備出一種可降解的海藻酸鹽水凝膠微載體，用于間充質 干細胞的體外培養，這種載體具有良好的耐鹽、耐堿性能，但該方法使用的原料、制成品以 及制備過程均與現有的海藻纖維生產工藝有著明顯的差別，無法應用于海藻纖維的生產； 中國專利CN 101718010 B提出了一種海藻纖維的制備方法，其是以表氯醇、硼砂、甲苯二異 氰酸酯或二醛類化合物為交聯劑，利用海藻為原料直接制備海藻纖維的方法，但是由于該 方法的主要目的是通過原料海藻直接制備與現有海藻纖維力學性能相近的纖維制品，因而 忽視了原料海藻中的雜質對海藻纖維耐鹽、耐洗滌劑性能的影響，其纖維的耐鹽、耐洗滌劑 性能，特別是耐洗滌劑性能無法達到紡織面料的應用要求。
[0005] 因此，提供一種既耐鹽又耐洗滌性的海藻纖維是紡織領域丞待解決的技術問題。

【發明內容】

[0006] 本發明的目的在于提供一種耐鹽、耐洗滌劑海藻纖維的制備方法，其是通過引入 含硼酸根的助劑的方法，并選擇合適的原料、比例和反應條件等，制備出的耐鹽、耐洗滌劑 海藻纖維，從而解決海藻纖維及其紡織品不耐鹽和洗滌劑的問題，經過硼酸根改性后的海 藻纖維及其紡織品具有良好的耐鹽性，可經受堿性洗滌劑的洗滌，而且同時可以保持海藻 纖維的自阻燃性能。
[0007] 其技術解決方案包括：
[0008] 一種耐鹽、耐洗滌劑海藻纖維的制備方法，其是將海藻酸鹽纖維與助劑溶液相互 接觸并浸潤1-300分鐘，浸潤完成后經沖洗步驟、干燥步驟后得到的；所述助劑溶液是將硼 酸、硼酸鹽、四硼酸鹽、五硼酸鹽、偏硼酸鹽或過硼酸鹽中的一種或幾種的組合溶于水中制 備得到的；所述助劑溶液中助劑的質量分數為〇. 1-8%，助劑溶液與海藻酸鹽纖維的接觸 及浸潤溫度為10_70°C，浸潤時間為1-300分鐘，助劑溶液的pH值為8-11 ;所述海藻酸鹽纖 維與助劑的質量比為3-100:1。
[0009] 上述助劑均屬于易溶于水的無機物，其便于實施且無揮發性有機物釋放，硼酸鹽 助劑通過水解作用釋放出硼酸根，硼酸根與海藻酸鹽纖維表面的羥基反應，形成網絡互穿 結構，這一結構可以降低海藻酸鹽離子交換速度，維持纖維形貌。
[0010] 作為本發明的一個優選方案，上述助劑溶液為硼酸、硼酸鹽、四硼酸鹽、五硼酸鹽 或偏硼酸鹽中的一種或幾種，上述助劑溶液中助劑的質量分數為〇. 3-6%，助劑溶液與海藻 酸鹽纖維的接觸及浸潤溫度為40-70°C，上述海藻酸鹽纖維與助劑的質量比為3-50:1。
[0011] 作為本發明的另一個優選方案，上述助劑溶液為四硼酸鉀、偏硼酸鈉、硼酸或五硼 酸鹽中的一種或幾種，上述助劑溶液中助劑的質量分數為0. 3-4%，助劑溶液與海藻酸鹽纖 維的接觸及浸潤溫度為50-55°C，上述海藻酸鹽纖維與助劑的質量比為20-50:1。
[0012] 進一步的，上述海藻酸鹽纖維為成品海藻酸鹽纖維或出凝固浴后、上油劑前的半 成品海藻酸鹽纖維或含有海藻纖維的織物，其中，海藻酸鹽纖維為海藻酸鈣纖維、海藻酸鋅 纖維、海藻酸鉛纖維、海藻酸銅纖維或海藻酸鋁纖維。
[0013] 進一步的，上述助劑溶液的pH值通過氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水、碳酸鈉、碳酸鉀、 碳酸氫鈉或碳酸氫鉀作為調節劑。
[0014] 本發明方法涵蓋了所有在凝固浴后對海藻纖維以及含海藻酸鹽織物進行表面處 理得到含硼海藻酸鹽纖維的手段。
[0015] 本發明所帶來的有益技術效果：
[0016] 本發明提出了一種耐鹽、耐洗滌劑海藻纖維的制備方法，與目前的海藻纖維及其 紡織品相比，如與CN 101956320A相比，其是在海藻酸鈣纖維中按纖維質量0. 5%~10%加 入有機醛或環氧化合物發生交聯反應，通過海藻酸鈉纖維與相關化學物質間的交聯關系， 部分或全部封閉海藻酸鈣纖維中的鈣離子來降低溶脹性；而本發明采用無機鹽替代有機物 對海藻纖維進行交聯，避免了有機試劑的添加，使生產過程和產品本身更加環保。
[0017] 如CN 101718010A公開了一種海藻纖維的制備方法，其首先是將海藻原料進行前 后處理，加入到消化液中進行消化，將消化后的溶液過濾，濾液作為紡絲液進行紡絲，在消 化過程中加入交聯劑硼砂或甲苯二異氫酸酯等，其作用是在海藻原料中形成交聯結構，目 的是為了提高紡絲液粘度，增加海藻原料的可紡性，而本發明通過硼酸鹽的配比和反應條 件進行調控，在海藻纖維表面進行交聯，其作用是在海藻纖維表面形成保護層，目的是為了 降低海藻纖維特別是海藻纖維表層陽離子交換。
[0018] 本發明海藻纖維具有良好的耐鹽性能，可經受堿性洗滌劑的洗滌，本發明經過助 劑溶液改性海藻纖維在30°C生理鹽水中浸泡72h后的溶脹度可降低至39. 8%，在標準洗滌 劑中浸泡24h后的溶脹度可降低至55. 3%，纖維保持原有形貌，無明顯溶解現象發生。本發 明方法處理后的海藻纖維紡織品經生理鹽水和標準洗滌劑浸泡后，紡織品結構完整，并且 其力學性能沒有明顯的下降。
【具體實施方式】
[0019] 本發明提出了一種耐鹽、耐洗滌劑海藻纖維的制備方法，為了使本發明的優點、技 術方案更加清楚、明確，下面結合具體實施例對本發明做進一步說明。
[0020] 以下實施例1-7中經助劑浸潤后的改性海藻纖維采用30°C、30% (o. w. f)、質量分 數0. 9%的NaCl溶液浸泡72h后的溶脹度變化對海藻纖維的耐鹽性能進行測試，參考GB/ T8629-2001 和 GB/T 3921-2008 標準；
[0021] 采用20 °C、30 % (〇. w. f)的標準洗滌劑溶液（AATCC1993標準洗滌劑、無磷ECE標 準洗滌劑、無磷IEC標準洗滌劑、紡織品試驗專用皂片）浸泡24h后的溶脹度變化對海藻纖 維的耐洗滌劑性能進行測試，并采用棉纖維和滌綸纖維在相同條件下的溶脹度變化與海藻 纖維進行比對；
[0022] 采用海藻酸鈣纖維針織布（海藻纖維50%、棉50%，未上漿）進行改性，在上述條 件的溶液中對改性后的海藻纖維針織布進行浸泡，按照GB/T3917. 2-1997《紡織品織物撕破 性能第2部分：舌形試樣撕破強力的測定》，利用單舌試樣在YG (B) 026H - 250型織物強力機 對浸泡前后海藻纖維針織布進行撕破強力測試。
[0023] 實施例1 :
[0024] (1)助劑選定為硼酸溶液（浸泡液），硼酸浸泡液的制備：
[0025] 將8g硼酸溶于去離子水中配成400g浸泡液，加熱至70°C，添加 Na2OVlf溶液的 pH值調節至8 ;
[0026] (2)硼酸改性海藻纖維的制備
[0027] 將40g海藻酸鈣纖維浸入第一步得到的硼酸浸泡液中，浸泡10分鐘，浸泡后的海 藻纖維用去離子水沖洗，干燥后得硼酸改性海藻纖維。
[0028] 表1為本實施例制備得到的改性海藻纖維的纖維溶脹度數據。
[0029] 表 1
[0030]
【主權項】
1. 一種耐鹽、耐洗滌劑海藻纖維的制備方法，其特征在于：其是將海藻酸鹽纖維與助 劑溶液相互接觸并浸潤1-300分鐘，浸潤完成后經沖洗步驟、干燥步驟后得到的；所述助劑 溶液是將硼酸、硼酸鹽、四硼酸鹽、五硼酸鹽、偏硼酸鹽或過硼酸鹽中的一種或幾種的組合 溶于水中制備得到的；所述助劑溶液中助劑的質量分數為〇. 1-8%，助劑溶液與海藻酸鹽 纖維的接觸及浸潤溫度為10_70°C，浸潤時間為1-300分鐘，助劑溶液的pH值為8-11 ;所述 海藻酸鹽纖維與助劑的質量比為3-100:1。
2. 根據權利要求1所述的耐鹽、耐洗滌劑海藻纖維的制備方法，其特征在于：所述助劑 溶液為硼酸、硼酸鹽、四硼酸鹽、五硼酸鹽或偏硼酸鹽中的一種或幾種，所述助劑溶液中助 劑的質量分數為〇. 3-6%，助劑溶液與海藻酸鹽纖維的接觸及浸潤溫度為40-70°C，所述海 藻酸鹽纖維與助劑的質量比為3-50:1。
3. 根據權利要求2所述的耐鹽、耐洗滌劑海藻纖維的制備方法，其特征在于：所述助劑 溶液為四硼酸鉀、偏硼酸鈉、硼酸或五硼酸鹽中的一種或幾種，所述助劑溶液中助劑的質量 分數為〇. 3-4%，助劑溶液與海藻酸鹽纖維的接觸及浸潤溫度為50-55°C，所述海藻酸鹽纖 維與助劑的質量比為20-50:1。
4. 根據權利要求1所述的耐鹽、耐洗滌劑海藻纖維的制備方法，其特征在于：所述海藻 酸鹽纖維為成品海藻酸鹽纖維或出凝固浴后、上油劑前的半成品海藻酸鹽纖維或含有海藻 纖維的織物，其中，所述的海藻酸鹽纖維為海藻酸鈣纖維、海藻酸鋅纖維、海藻酸鉛纖維、海 藻酸銅纖維或海藻酸鋁纖維。
5. 根據權利要求1所述的耐鹽、耐洗滌劑海藻纖維的制備方法，其特征在于：所述助劑 溶液的pH值通過氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉或碳酸氫鉀作為調 節劑。
【專利摘要】本發明公開了一種耐鹽、耐洗滌劑海藻纖維的制備方法，其是通過引入含硼酸根的助劑，將成品海藻纖維與助劑溶液接觸并浸潤，選擇合適的原料、比例和反應條件，制備出的耐鹽、耐洗滌劑海藻纖維。本發明制備方法解決了海藻纖維及其紡織品存在的不耐鹽和洗滌劑的問題，經過硼酸根改性后的海藻纖維及其紡織品具有良好的耐鹽性，可經受堿性洗滌劑的洗滌，經過助劑溶液改性海藻纖維在30℃生理鹽水中浸泡72h后的溶脹度可降低至39.8％，在標準洗滌劑中浸泡24h后的溶脹度可降低至55.3％，纖維保持原有形貌，無明顯溶解現象發生，而且同時可以保持海藻纖維的自阻燃性能。
【IPC分類】D06M101-04, D06M11-82
【公開號】CN104846625
【申請號】CN201510178880
【發明人】夏延致, 田星, 陳芳芳, 王兵兵, 全鳳玉, 紀全
【申請人】青島大學
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年4月16日