一種改性淀粉/聚乙烯醇復(fù)合纖維及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于聚乙烯醇復(fù)合纖維濕法紡絲技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改性淀粉/聚乙 烯醇復(fù)合纖維及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 紡織纖維分為天然纖維和合成纖維。天然纖維的吸濕性和透氣性優(yōu)良，穿著舒適， 但產(chǎn)量較低且強(qiáng)度不足；合成纖維雖然具有強(qiáng)度高、產(chǎn)量大等優(yōu)勢，但在染色性、穿著舒適 度、健康等方面存在較大不足。隨著人們生活水平的提高，天然、舒適、健康和多彩的服用纖 維越來越受到市場的青睞。
[0003] 利用天然纖維和合成纖維進(jìn)行復(fù)合，得到高性能、高品質(zhì)的復(fù)合纖維成為技術(shù)人 員努力的方向之一。由于聚乙烯醇的生產(chǎn)不依賴于石油資源，且屬于可生物降解的合成高 分子，聚乙烯醇纖維在合成纖維中占有重要地位；聚乙烯醇纖維經(jīng)過縮甲醛工藝制得聚乙 烯醇縮甲醛纖維（維綸），其性能和外觀與天然蠶絲非常相似，具有強(qiáng)度高、吸濕性好的優(yōu) 點，但因不易染色和彈性差而難以用作高級衣料，紡織服用受到限制。聚乙烯醇/天然高 分子復(fù)合纖維，不僅可以克服不易染色、舒適性差的難題，還可進(jìn)一步提高復(fù)合纖維的吸濕 性、透氣性、可生物降解性，基于上述復(fù)合纖維制作的服飾紡織品迎合了當(dāng)代天然、綠色、健 康的消費理念。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，已出現(xiàn)了蛋白質(zhì)、纖維素或其衍生物等多種聚乙烯醇/天然高分子 復(fù)合纖維。專利CN101864615B公開了一種甲殼質(zhì)或其衍生物與聚乙烯醇的共混纖維及其 制造方法，其為二丁?；讱べ|(zhì)與聚乙烯醇共混纖維進(jìn)行脫丁?；幚淼玫郊讱べ|(zhì)與聚乙 烯醇共混纖維，共混纖維具有強(qiáng)度高，斷裂伸長率高的優(yōu)點，但由于甲殼質(zhì)等原料的成本較 高，且處理工序復(fù)雜，限制了其推廣應(yīng)用。
[0005] 植物淀粉具有可降解、易獲得、成本低等優(yōu)點，是一種非常具有開發(fā)潛力的天然高 分子。徐乃庫等（聚乙烯醇/淀粉共混纖維氫鍵作用及熱性能，紡織學(xué)報，2008年第29卷 第7期）通過濕法紡絲制備了聚乙烯醇/淀粉共混纖維，研宄了纖維試樣的氫鍵作用及熱 性能。隨著淀粉加入量的增加，兩相的相容性變差，紡絲原液的成纖性變差，纖維表面出現(xiàn) 裂紋和孔洞，失去了應(yīng)用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種改性淀粉/聚乙烯醇復(fù)合纖維，其具有優(yōu)良力學(xué)性能的 同時，也具有良好的吸濕性、透氣性與染色性能。
[0007] 本發(fā)明的第二個目的是提供上述改性淀粉/聚乙烯醇復(fù)合纖維的制備方法，賦予 改性淀粉/聚乙烯醇紡絲原液優(yōu)良的穩(wěn)定性，解決現(xiàn)有技術(shù)中淀粉/聚乙烯醇復(fù)合纖維兩 相相容性、成纖性差的技術(shù)問題。
[0008] 為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0009] -種改性淀粉/聚乙烯醇復(fù)合纖維，由以下質(zhì)量百分比的組分組成：改性淀粉 10~70%，余量為聚乙烯醇，所述改性淀粉中直鏈淀粉質(zhì)量含量40~45%。
[0010] 本發(fā)明提供的改性淀粉/聚乙烯醇復(fù)合纖維，干斷裂強(qiáng)度，模量，吸濕性和可降解 性能均優(yōu)于單一聚乙烯醇纖維，可用于服飾紡織品中；賦予服飾紡織品手感柔滑、光澤柔 和、親膚保健、穿著舒適的優(yōu)良特性。
[0011] 自然界的植物淀粉中，直鏈淀粉的含量一般為15~28%，而適用于本申請的淀粉 中，直鏈淀粉質(zhì)量含量為40~45%，稱之為改性淀粉。通過改性手段提高淀粉中直鏈淀粉 的含量，現(xiàn)有技術(shù)中已披露多種技術(shù)方案。可以采用生物酶方法、正丁醇反復(fù)結(jié)晶法來分離 植物淀粉中的直鏈淀粉和支鏈淀粉；某些植物已通過傳統(tǒng)的混合育種而發(fā)生基因改變或改 性使直鏈淀粉的含量增加，如市場上的高度直鏈淀粉或淀粉玉米，也可獲得直鏈淀粉含量 多40%的改性淀粉；作為優(yōu)選方案，改性淀粉由植物淀粉經(jīng)過物理改性得到的，改性方式 為高速機(jī)械球磨。通過高速機(jī)械力球磨方式，使植物淀粉在球磨過程中發(fā)生降解，破壞淀粉 的支鏈結(jié)構(gòu)，部分支鏈淀粉的支叉結(jié)構(gòu)斷裂進(jìn)而產(chǎn)生更多的直鏈淀粉，采用這種工藝的優(yōu) 點在于不受植物淀粉種類的限制，且處理工藝簡單，成本低廉，易于大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。
[0012] 聚乙烯醇是復(fù)合纖維的重要組成部分，聚乙烯醇的水溶性與其聚合度和醇解度有 關(guān)。由于聚乙烯醇的柔性主鏈上含有大量羥基，在分子間和分子內(nèi)形成大量氫鍵，物理交 聯(lián)點多，導(dǎo)致聚乙烯醇纖維結(jié)晶度高，不利于水分子的滲入；隨著聚合度的增加，聚乙烯醇 纖維疏水性增加，水溶溫度相應(yīng)提高；聚乙烯醇的醇解度也影響其水溶性，完全醇解的聚乙 烯醇需要升溫到較高溫度才能完全溶解，而部分醇解的聚乙烯醇在較低溫度下即能完全溶 解。可根據(jù)紡絲設(shè)備和復(fù)合纖維綜合性能的要求，選擇合適聚合度和醇解度的聚乙烯醇，優(yōu) 選情況下，聚乙烯醇的平均聚合度為1750±50,醇解度99%，即市售17-99型聚乙烯醇。
[0013] 上述改性淀粉/聚乙烯醇復(fù)合纖維的制備方法，包括以下步驟：
[0014] 1)將改性淀粉加入水中，加熱溶解，得到淀粉溶液；
[0015] 2)向步驟1)得到的淀粉溶液中加入聚乙烯醇，加熱溶解，過濾、脫泡，得到紡絲原 液；
[0016] 3)將步驟2)得到的紡絲原液進(jìn)行濕法紡絲，經(jīng)過牽伸、熱處理，得到半成品纖維；
[0017] 4)將步驟3)所得半成品纖維經(jīng)過后處理，即得改性淀粉/聚乙烯醇復(fù)合纖維。
[0018] 本發(fā)明提供的改性淀粉/聚乙烯醇復(fù)合纖維的制備方法，通過選擇合適的原料組 成和工藝條件，使得制備的紡絲原液具有優(yōu)良的穩(wěn)定性；同時，紡絲原液的成纖性能好，所 得復(fù)合纖維光滑規(guī)整，較常規(guī)的淀粉/聚乙烯醇濕法紡絲提高了工作效率及在工業(yè)上的應(yīng) 用價值；復(fù)合纖維中兩相的相容性得到改善，淀粉柔性鏈中的羥基和聚乙烯醇的羥基在熱 處理工序中以氫鍵的方式結(jié)合，形成緊密的結(jié)晶區(qū)，從而使兩相物質(zhì)緊密結(jié)合，最終的復(fù)合 纖維具有高強(qiáng)度、高模量、吸濕性和透氣性能好、易染色的優(yōu)點，
[0019] 步驟1)為改性淀粉的溶解，依據(jù)改性淀粉中直鏈淀粉的含量和分子量的大小，選 擇一定的pH條件和溫度使改性淀粉完全溶解；優(yōu)選情況下，步驟1)的溶解條件為pH值8~ 10,溫度 40 ~90°C。
[0020] 步驟2)為聚乙烯醇的溶解，聚乙烯醇的溶解能力與其聚合度和醇解度有關(guān)，平均 聚合度越大，醇解度越高，溶解時需要的溫度越高；優(yōu)選情況下，步驟2)加熱的溫度50~ 100 °c〇
[0021] 步驟2)溶解后調(diào)整體系的pH值為7~12。在此pH條件下，有利于和凝固浴配 合，穩(wěn)定生產(chǎn)，獲得高質(zhì)量的纖維。
[0022] 步驟2)所述脫泡為靜置脫泡，脫泡時間為3~10h。
[0023] 紡絲原液的濃度影響濕法紡絲的工作效率和紡絲原液的穩(wěn)定性；紡絲原液的濃度 過低時，紡絲原液的穩(wěn)定性增加，但紡絲效率下降，生產(chǎn)成本提高；紡絲原液的濃度過高時， 紡絲原液的穩(wěn)定性下降；優(yōu)選情況下，步驟2)所得紡絲原液的質(zhì)量濃度為10~30%。本 文所述紡絲原液的濃度為改性淀粉和聚乙烯醇的質(zhì)量濃度之和。
[0024] 步驟3)紡絲所用凝固浴溫度為40~50°C，pH值為6~8。
[0025] 步驟4)的后處理包括水洗、干燥、上油和切斷步驟。
[0026] 上述需要調(diào)節(jié)pH值的步驟中，酸可選用鹽酸、硫酸、磷酸、硝酸、硼酸、甲酸、乙酸、 丙烯酸、甲基丙烯酸、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、抗壞血酸中的一種或兩種；堿可選用氫氧化 鈉、氫氧化鉀、二乙醇胺、三乙醇胺、乙醇磺酸鈉、乙二胺四乙酸二鈉中的一種或兩種。
【具體實施方式】
[0027] 下面結(jié)合具體實施例進(jìn)一步闡述本申請的
【發(fā)明內(nèi)容】
。
[0028] 實施例1
[0029] 本實施例的改性淀粉/聚乙烯醇復(fù)合纖維，由以下質(zhì)量百分比的組分組成：改性 淀粉10%，余量為聚乙烯醇，所述改性淀粉中直鏈淀粉質(zhì)量含量為40%。
[0030] 紅薯淀粉置于球磨機(jī)中，經(jīng)過高速球磨lh后，獲得直鏈淀粉含量為40%的改性紅 薯淀粉。所述聚乙烯醇為17-99型聚乙烯醇。
[0031] 本實施例改性淀粉/聚乙烯醇復(fù)合纖維的制備方法，包括以下步驟：
[0032] 1)將改性紅薯淀粉15kg加入水中，充分?jǐn)嚢杌旌虾蠹尤隢aOH溶液，調(diào)節(jié)pH值為 8,加熱至65°C，攪拌直至改性淀粉完全溶解，得到淀粉溶液；
[0033] 2)向步驟1)得到的淀粉溶液中加入聚乙烯醇135Kg，加熱至95°C，攪拌至完全溶 解，用鹽酸調(diào)節(jié)pH值為7,過濾，靜置脫泡6小時，得到質(zhì)量濃度為10%的紡絲原液；
[0034]3)將步驟2)得到的紡絲