琥珀再生纤维素纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种纤维素纤维及其制备方法，尤其涉及一种琥珀再生纤维素纤维及其制备方法。
背景技术
粘胶纤维是一种再生纤维素纤维，由棉短绒、竹材、木材、芦苇、甘蔗渣等天然纤维素经碱化而形成碱纤维素，再与二硫化碳发生作用后生成纤维素黄原酸酯，其溶于稀碱液内而得的粘稠溶液称为粘胶，粘胶再经湿法纺丝和一系列处理工序后即形成粘胶纤维。它的出现主要是为了解决棉花短缺问题，粘胶纤维的化学组成与棉相同，同属纤维素纤维，具有良好的染色性、吸湿透气性和服用舒适性，对氧化剂及酸比棉纤维敏感，对碱的稳定性较差。粘胶纤维吸湿后强度下降明显，收缩率大，织物手感硬，尺寸稳定性也较差，而且其生产过程中会产生较大污染，严重阻碍其进一步发展。
目前解决粘胶纤维及其制品的缩水率问题有以下两种主要途径，一是对纤维进行改性，即通过化学的方式让纤维素大分子之间发生交联，减少纤维吸湿膨胀，从而达到改善织物缩水率的目的；二是对粘胶纤维织物进行整理，比如潮交联、免烫等手段来改善织物的缩水率，解决织物尺寸稳定性的问题。上面两种方式本质上都是采用化学交联剂对纤维大分子进行处理，使纤维和纱线之间发生交联，从而改善织物尺寸稳定性。但是目前使用的化学交联剂在后期的使用过程中大都会释放甲醛等有害物质，影响身体健康；而使用非醛类交联剂带来的改善效果又不佳，而且成本较高，很难大面积推广应用。
发明内容
发明目的：本发明的第一目的在于提供一种尺寸稳定性强、抑菌效果好的琥珀再生纤维素纤维；本发明的第二目的在于提供这种琥珀再生纤维素纤维的制备方法。
技术方案：本发明的琥珀再生纤维素纤维，通过松油脂纳米粉和粘胶纺丝液混合后纺丝制成。发明人研究发现，将松树提取物纳米松油脂通过纺丝的方式加入到再生纤维素纤维中，由于松油脂的熔融温度比较低，一般在80℃左右，纤维在热水浴牵伸时，在纤维中均匀分布的纳米松油脂会发生物理熔融，与纤维大分子链间产生交联作用，从而能够大大改善纤维强度，减少吸湿膨胀，提高再生纤维素纤维的尺寸稳定性。
优选地，所述纳米松油脂与粘胶纺丝液中甲纤的质量比为1～2：100，在此比例范围内，制成的纤维具有较好的尺寸稳定性，吸湿膨胀率较小。若纳米松油脂添加量过大，就会导致共混体系相容性较差，纺丝液可纺性差，最终制得的纤维机械性能差。若纳米松油脂的添加量不够，又会无法达到改善纤维吸湿膨胀的目的，解决再生纤维素纤维面料尺寸稳定性不足的问题。
优选地，所述松油脂纳米粉的粒径为0.1～0.5μm。若松油脂的粒径太小，其在分散液中容易发生团聚现象，难以分散均匀，进而在纺丝时产生堵孔现象，导致纺丝困难；若松油脂的粒径过大，则同样会出现纺丝堵孔现象，影响纤维正常的加工生产。
优选地，所述纤维表面整理有松节油和松油醇，两者是松脂蒸馏后的馏分产物，众所周知松树具有较好耐腐特性，松油醇和松节油在此中发挥了较大的作用，因此将两者整理到纤维上，能够进一步提高纤维的防腐抗菌的性能。
优选地，所述松油醇和松节油与纤维的质量比为0.5～1:0.5～1:100。若两者添加量太少，则纤维的抑菌性能较差，无法满足消费者的使用需求；若两者的添加量过多，纤维的抑菌性能没有明显的提升，反而增加了纤维加工成本。
本发明琥珀再生纤维素纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)将琥珀粉碎、过筛、研磨得松油脂纳米粉，然后与水混合制得松油脂分散液；
(2)将松油脂分散液与粘胶纺丝液混合，制得混合物；
(3)将混合物进行纺丝，制得琥珀再生纤维素纤维中间产物；
(4)将中间产物经过牵伸、干燥、脱硫、切断和上油，制得最终产物。
优选地，步骤(1)中松油脂纳米粉与水的质量比为3～5：100，常温下搅拌均匀。
优选地，步骤(2)中混合方式为纺间注射。
优选地，步骤(4)中上油工序为松油醇和松节油溶于水后整合在纤维表面。
优选地，所述松油醇、松节油与水的质量比为1～1.5：1～1.5：100。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
(1)通过在再生纤维素纤维中加入纳米松油脂，利用松油脂自身较低的熔点，在纤维热水浴牵伸时，纤维中均匀分布的纳米松油脂会发生物理熔融，与纤维大分子链间产生交联作用，从而能够大大改善纤维强度，减少吸湿膨胀，提高再生纤维素纤维的尺寸稳定性。
(2)松油脂作为天然交联剂，在保证优良交联作用的同时，解决了化学交联所带来的毒性问题，绿色环保无污染。
(3)通过在纤维表面整理松油醇和松节油，利用两者天然的防腐性，进一步提高了纤维的抗菌的性能，增加了成品的附加值。
(4)本发明的制备工艺简便，容易实现，无需外加试剂，在常温条件下即可进行，能耗低，可以广泛应用于实际生产。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
本实施例的琥珀再生纤维素纤维的制备方法如下：
将琥珀依次经过粉碎，过筛，研磨工序后得到松油脂纳米微粉。在反应釜中配置质量比为3：100的松油脂与水的分散体系。
粘胶纺丝液的原料为聚合度500的木浆粕，其甲纤含量大于90％，依次经过浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化、溶解、过滤、脱泡，制成粘胶纺丝液，纺丝液中甲纤含量为9％。
通过纺间注射的方式将纳米松油脂分散液与粘胶纺丝液均匀混合，其中纳米松脂粉与粘胶纺丝液中甲纤质量比为1：100，将混合的纺丝液进行湿法纺丝，经过牵伸，干燥，切断，上油等工序最终制得琥珀再生纤维素纤维。
在纤维上油工序中，纤维上油工艺为常规再生纤维素纤维上油工艺，其中松节油和松油醇与纤维的质量比为0.5:0.5:100。
实施例2
本实施例的琥珀再生纤维素纤维的制备方法如下：
将琥珀依次经过粉碎，过筛，研磨工序后得到松油脂纳米微粉。在反应釜中配置质量比为4：100的松油脂与水的分散体系。
粘胶纺丝液的原料为聚合度500的木浆粕，其甲纤含量大于90％，依次经过浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化、溶解、过滤、脱泡，制成粘胶纺丝液，纺丝液中甲纤含量为9％。
通过纺间注射的方式将纳米松油脂分散液与粘胶纺丝液均匀混合，其中纳米松脂粉与粘胶纺丝液中甲纤质量比为1.5：100，将混合的纺丝液进行湿法纺丝，经过牵伸，干燥，切断，上油等工序最终制得琥珀再生纤维素纤维。
在纤维上油工序中，纤维上油工艺为常规再生纤维素纤维上油工艺，其中松节油和松油醇与纤维的质量比为0.5:1:100。
实施例3
本实施例的琥珀再生纤维素纤维的制备方法如下：
将琥珀依次经过粉碎，过筛，研磨工序后得到松油脂纳米微粉。在反应釜中配置质量比为5：100的松油脂与水的分散体系。
粘胶纺丝液的原料为聚合度500的木浆粕，其甲纤含量大于90％，依次经过浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化、溶解、过滤、脱泡，制成粘胶纺丝液，纺丝液中甲纤含量为9％。
通过纺间注射的方式将纳米松油脂分散液与粘胶纺丝液均匀混合，其中纳米松脂粉与粘胶纺丝液中甲纤质量比为2：100，将混合的纺丝液进行湿法纺丝，经过牵伸，干燥，切断，上油等工序最终制得琥珀再生纤维素纤维。
在纤维上油工序中，纤维上油工艺为常规再生纤维素纤维上油工艺，其中松节油和松油醇与纤维的质量比为1:1:100。
对比例1
本对比例中纤维纺丝液中纳米松油脂与甲纤的质量比为0.5:100；其他原料、配比、制备方法、工艺参数和检测方法均与实施例1相同。
对比例2
本对比例中纤维纺丝液中纳米松油脂与甲纤的质量比为3:100；其他原料、配比、制备方法、工艺参数和检测方法均与实施例1相同。
对比例3
本对比例中在纤维松节油和松油醇与纤维的质量比为0.3:0.3:100。其他原料、配比、制备方法、工艺参数和检测方法均与实施例1相同。
对比例4
本对比例中在纤维松节油和松油醇与纤维的质量比为1.5:1.5:100。其他原料、配比、制备方法、工艺参数和检测方法均与实施例1相同。
对比例5
本对比例中松油脂的粒径为1～2μm，其他原料、配比、制备方法、工艺参数和检测方法均与实施例1相同。
对比例6
本对比例中松油脂的粒径为0.01～0.05μm，其他原料、配比、制备方法、工艺参数和检测方法均与实施例1相同。
纤维的断裂强度测试依据为“GB/T%2014337-2008化学纤维短纤维拉伸性能试验方法”执行，将本发明的纤维纺成同一纱支的纱线后织造成相同组织的面料，采用AATCCNO.6538、AATCC%20NO.8739、AATCC%20NO.10231标准方法测试实施例纤维制成面料的抑菌率。
表1成品各项性能数据对比
由表1可知：
对比例1与实施例1相比，纤维纺丝液中纳米松油脂的含量较少，纳米松油脂与纤维间产生的交联作用较弱，纤维的吸湿膨胀率明显增高，无法有效改善纤维的尺寸稳定性。
对比例2与实施例1相比，纤维纺丝液中纳米松油脂的含量过多，共混体系相容性较差，混合液中过多松油脂颗粒会导致纺丝液的可纺性变差，纤维强度明显下降，机械性能差，无法满足要求，同时纤维的吸湿膨胀率回升，证明纳米松油脂添加量过多，不仅无法提高尺寸稳定性，还会造成纤维强度的下降以及成本的提升。
对比例3与实施例1相比，松节油和松油醇的添加量较少，纤维的抑菌性能较差，虽然节约了成本，但无法满足消费者的使用需求。
对比例4与实施例1相比，松节油和松油醇的添加量增加，纤维的抑菌性能没有明显的提升，说明当松节油和松油醇与甲纤的质量比维持在1～2：100时，抗菌性能已经能达到优异的效果，继续增加两者的含量只会提高纤维加工的成本，无法带来抗菌性进一步的提升。
对比例5与实施例1相比，纳米松油脂研磨后粒径较大，在纤维加工的纺丝阶段，较大粒径的松油脂容易发生喷丝板堵孔现象，导致纤维纺丝困难，同时影响上油工序，使得松节油和松油醇无法均匀覆盖在纤维表面，导致纤维的各项性能指标降低，影响纤维品质。
对比例6与实施例1相比，纳米松油脂粒径过小，其在分散液中难以分散，容易发生团聚现象，同样会砸纤维纺丝加工阶段发生喷丝板堵孔现象，无法获得品质较好的纤维产品，由此可见，当纳米松油脂粒径维持在0.1～0.5μm时，与纤维的交联作用最好，纤维的品质最高。
