專利名稱：一種用復(fù)合溶劑配制高濃度溶液生產(chǎn)紡織用殼聚糖纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物纖維材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種殼聚糖纖維的制備方法，特別是一種關(guān)于用復(fù)合溶劑配制高濃度溶液生產(chǎn)紡織用殼聚糖纖維的制備方法
背景技術(shù)：
殼聚糖纖維是以殼聚糖粉末或絮狀片劑為主要原料，采用適當(dāng)?shù)娜軇苽浜线m的紡絲液，經(jīng)過(guò)噴絲、凝固、拉伸、洗滌、干燥等工序制得。因纖維本身具有良好的生理保健和抗菌消毒功能，近年來(lái)開始應(yīng)用在高端功能性紡織品研制方面，國(guó)內(nèi)有些大學(xué)、科研院所以及相關(guān)企業(yè)陸續(xù)作了不少研發(fā)及中試，取得了許多成果，其制備技術(shù)是當(dāng)今新材料技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和前沿。中國(guó)專利CN94116666. X、CN95119358. 9、CN96103888. 8、CN01131634. 9.CN200810015053. 5等都是關(guān)于殼聚糖纖維及其制備方法的專利。在這些發(fā)·明中，都涉及到殼聚糖溶解、過(guò)濾、脫泡工序，但是都沒有明確提出制備高強(qiáng)度、適合紡織用的殼聚糖纖維需要用高濃度、高粘度殼聚糖溶液，也沒有提及制備這種溶液時(shí)遇到的溶解時(shí)間長(zhǎng)、過(guò)濾時(shí)間長(zhǎng)、脫泡時(shí)間長(zhǎng)以及由此造成大分子殼聚糖分解致使纖維強(qiáng)度下降等疑難問(wèn)題的解決方案。然而這些都是大規(guī)模生產(chǎn)必須解決的問(wèn)題，在溶液制備時(shí)加入一定比例的具有助溶、增溶、降粘、消泡等功能的復(fù)合溶劑可以有效解決上述問(wèn)題。溶劑有助溶劑、增溶劑及潛溶劑三類，其作用原理如下助溶劑難溶性有機(jī)物與加入的助溶劑在溶劑中形成可溶性分子間的絡(luò)合物、締合物或復(fù)鹽等，可以增加其在溶劑中的溶解度。助溶劑可溶于水，多為低分子化合物，形成的絡(luò)合物多為大分子。常用的助溶劑主要分為兩大類一類是某些有機(jī)酸及其鈉鹽，如苯甲酸鈉，水楊酸鈉，對(duì)氨基苯甲酸等；另一類是酰胺類化合物，如尿素，菸酰胺、乙酰胺等。增溶劑具有增溶能力的表面活性劑，有機(jī)物在溶解過(guò)程中表面活性劑形成膠團(tuán)后加入增溶劑可增加其在溶劑中的溶解度并形成澄清溶液。如吐溫類。潛溶劑一些能與水任意比例混合，與水分子能形成氫鍵結(jié)合并能增加它們的介電常數(shù)，能增加難溶性有機(jī)物溶解的溶劑。如乙醇、甘油、丙二醇、聚乙二醇等。潛溶劑不同于增溶劑和助溶劑，它主要是使用混合溶媒，根據(jù)不同的溶劑對(duì)高分子的不同結(jié)構(gòu)具有特殊親和力的原理，能使有機(jī)物在某一比例時(shí)達(dá)到最大溶解度。主要是根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程確定合適的比例。降粘劑主要成分為陰離子型聚合物，降粘劑能夠吸附在各種微小顆粒表面并產(chǎn)生靜電斥力使之分散，避免沉降、返粗。有機(jī)硅、雙磺琉、聚醚類屬于這類物質(zhì)。消泡劑包括破泡、抑泡、脫泡三種功能，其作用原理如下破泡相對(duì)于泡沫(泡沫聚合體)，從空氣側(cè)侵入泡中，將泡合一破壞。抑泡從液體側(cè)侵入泡中，將泡合一破壞，令泡沫難以產(chǎn)生。脫泡從氣泡的界面侵入泡中，令氣泡合一浮出液面。常用的消泡劑主要有有機(jī)硅、硅油、聚醚類、高級(jí)醇、礦物油、植物油、壬(辛)基酚聚氧乙烯醚、皂鹽、OP系列、吐溫系列、斯盤系列、脂肪烴、芳香烴、含氧溶劑等。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種殼聚糖纖維的制備方法，該方法克服了制備殼聚糖溶液時(shí)溶解時(shí)間長(zhǎng)、難過(guò)濾、不易脫泡等難點(diǎn)，解決了殼聚糖分子因制備時(shí)間長(zhǎng)水解致使成纖強(qiáng)度低的問(wèn)題。其實(shí)施步驟包括紡絲液配制、溶解、過(guò)濾、脫泡、計(jì)量泵計(jì)量、噴絲、凝固成絲、水洗、醇洗、上油、干燥。具體實(shí)施如下第一步，殼聚糖溶液的溶解，殼聚糖纖維的紡絲原料中，高純度殼聚糖粉(或絮片料)占重量百分比3-30%、溶劑冰醋酸水溶液重量為2-4%，增溶劑、助溶劑各為O. 5%、降粘劑0.3%、消泡劑0.2%，原料依次投入脫離子水中，啟動(dòng)攪拌機(jī)，攪拌速度40-200轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌1-4小時(shí)。第二步，中壓過(guò)濾，反應(yīng)釜壓力控制在IMPa以下，兩級(jí)過(guò)濾，過(guò)濾器用不銹鋼材質(zhì) 400-800 目。第三步，真空攪拌脫泡，真空罐真空度95%，攪拌速度40-200轉(zhuǎn)/分鐘，紡絲液高位入罐,脫泡時(shí)間2-4小時(shí)。第四步及以后步驟，采用成熟的濕法紡絲工藝，經(jīng)噴絲、拉伸、水洗、干燥等處理工藝，可制得高強(qiáng)度殼聚糖纖維。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)I、溶解時(shí)間短，同樣容積的配料，溶解時(shí)間只有普通攪拌溶解用時(shí)的1/2-1/4 ；2、過(guò)濾時(shí)間短，同樣容積的配料，過(guò)濾時(shí)間縮短1/3以上；3、脫泡時(shí)間短，消泡劑作用以及濾液自高位進(jìn)入真空罐，比低位進(jìn)料更易脫泡，時(shí)間縮短1/3以上；4、有效縮短各工序時(shí)間，避免因時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成殼聚糖分子水解而降低纖維強(qiáng)度；5、溶液濃度高，分子間交鏈度高、結(jié)構(gòu)致密、成纖強(qiáng)度大；6、節(jié)省能源，減少壓縮機(jī)、真空泵、攪拌機(jī)工作時(shí)間，節(jié)省電能1/3以上。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I取600KG去離子水加入反應(yīng)釜，啟動(dòng)攪拌，依次投入20KG殼聚糖粉末、12KG冰醋酸、6KG尿素、5KG丙三醇、6KG醋酸鋅、O. 3KG硅油，在20°C攪拌4小時(shí)，即得溶解均勻的殼聚糖紡絲液；利用過(guò)濾器加壓過(guò)濾，壓力控制在IMPa以下，過(guò)濾器用不銹鋼材質(zhì)600目。濾液自罐頂進(jìn)入真空脫泡罐，真空罐真空度95 %，攪拌脫泡時(shí)間4小時(shí)；脫泡后的漿液用計(jì)量泵送至噴絲頭，噴絲頭孔徑O. 04mm, 6000孔，凝固浴為氫氧化鈉與乙醇的水溶液，氫氧化鈉的含量為4%，乙醇的含量為4%，凝固浴溫度為20°C，纖維的拉伸倍率I. 5，拉伸后，在常溫下，依次進(jìn)行去離子水洗、醇洗、上油、干燥，即制成殼聚糖纖維，纖維纖度1.8也以，強(qiáng)度>2. OCN/dtex,可用于紡紗、無(wú)紡布等。實(shí)施例2取300KG去離子水加入反應(yīng)釜，啟動(dòng)攪拌，依次投入30KG殼聚糖片劑、12KG冰醋酸、3KG尿素、O. 2KG硅油、3KG乙二醇、2KG甘油、2KG醋酸鋅，在I (TC攪拌4小時(shí)，即得溶解均勻的殼聚糖紡絲液；利用過(guò)濾器加壓過(guò)濾，壓力控制在IMPa以下，過(guò)濾器用不銹鋼材質(zhì)600目。濾液自罐頂進(jìn)入真空脫泡罐，真空罐真空度95%，靜態(tài)脫泡時(shí)間4小時(shí)；脫泡后的漿液用計(jì)量泵送至噴絲頭，噴絲頭孔徑O. 08mm, 4000孔，凝固浴為氫氧化鈉與乙醇的水溶液，氫氧化鈉的含量為5%，乙醇的含量為5%，凝固浴溫度為20°C，纖維的拉伸倍率I. 8，拉伸后，
在常溫下，依次進(jìn)行去離子水洗、醇洗、上油、干燥，即制成殼聚糖纖維，纖維纖度2. 4dtex,強(qiáng)度> 2. OCN/dtex,可用于紡紗、無(wú)紡布等。
權(quán)利要求
1.一種殼聚糖纖維的制備方法，常溫下加入高純度殼聚糖粉(或絮片料)占重量百分比3-30%、溶劑冰醋酸水溶液重量為2-4%，增溶劑、助溶劑、潛溶劑各約為O. 5-1%、降粘劑O. 3-0. 7%、消泡劑O. 2-0. 4%，原料依次投入脫離子水中，啟動(dòng)攪拌機(jī)，攪拌速度40-200轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌1-4小時(shí)，用靜壓將溶液擠壓過(guò)濾兩次，送入真空罐攪拌脫泡2-4小時(shí)，得到濃度約為3-30%的均相透明的殼聚糖紡絲液，采用紡絲機(jī)紡絲，計(jì)量泵擠出的絲進(jìn)入凝固浴槽，通過(guò)拉伸、水洗、醇洗、上油、干燥得到高強(qiáng)度殼聚糖纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的殼聚糖纖維的制備方法，其特征是，所述的殼聚糖粉(或絮片料)的分子量大于80萬(wàn)，黏度在常壓20°C時(shí)> 500mpa. s,脫乙酰度> 90%，純度大于99%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的殼聚糖纖維的制備方法，其特征是，在溶解殼聚糖粉(或絮片料)時(shí)，增溶劑、助溶劑、潛溶劑、降粘劑、消泡劑可以是兩種以上的化學(xué)制劑，因?yàn)橐环N制劑往往同時(shí)具有兩種以上的功能作用，其合理配比是關(guān)鍵。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的殼聚糖纖維的制備方法，其特征是，過(guò)濾殼聚糖溶液時(shí)，用空壓機(jī)加壓到O. 3-0. 5Mpa，使溶液帶壓通過(guò)過(guò)濾器，過(guò)濾器400-800目。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的殼聚糖纖維的制備方法，其特征是，過(guò)濾后的殼聚糖溶液自上部進(jìn)入負(fù)壓儲(chǔ)料罐真空脫泡，罐內(nèi)壓力< 76mmHG。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的殼聚糖纖維的制備方法，其特征是，采用紡絲機(jī)紡絲，計(jì)量泵擠出的絲進(jìn)入凝固浴槽，通過(guò)拉伸、水洗、醇洗、上油、干燥得到高強(qiáng)度殼聚糖纖維。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種殼聚糖纖維的制備方法，該方法通過(guò)在配制溶液時(shí)添加復(fù)合溶劑克服了目前制備殼聚糖纖維過(guò)程中溶液濃度低、溶解時(shí)間長(zhǎng)、難過(guò)濾、脫泡時(shí)間長(zhǎng)、大分子殼聚糖易分解以及產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、纖維強(qiáng)度低等缺點(diǎn)，采用2-4％的冰醋酸溶液作溶劑，常溫下依次加入殼聚糖原料、具有增溶、助溶、降粘、消泡等功能的復(fù)合溶劑，攪拌1-4小時(shí)；靜壓過(guò)濾，高位進(jìn)入真空罐脫泡2-4小時(shí)，制得濃度3-30％的均相透明的殼聚糖紡絲液；采用紡絲機(jī)紡絲，計(jì)量泵擠出的絲進(jìn)入凝固浴槽，通過(guò)拉伸、水洗、醇洗、干燥得到高強(qiáng)度殼聚糖纖維。
文檔編號(hào)D01D1/10GK102888672SQ20111020252
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月20日
發(fā)明者李永興 申請(qǐng)人:李永興