[发明专利]一种醋酸纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纤维制备领域，涉及一种醋酸纤维的制备方法，特别是涉及一种以离子液体为增塑剂对醋酸纤维素进行增塑改性，进而熔融纺丝制备得到具有较高强度的醋酸纤维的制备方法。

背景技术

随着社会的不断进步与科技不断发展，高分子材料已经渗透到国民经济各部门和日常生活中的各个方面。然而资料显示，合成高分子材料原料化石能源、资源储量有限并处于逐渐耗竭的情况，与此同时各行业对高分子材料的需求量却是逐渐增加。在此背景下，纤维素作为自然界广泛存在的天然可再生高分子资源引起了众多研究人员的关注，有效利用纤维素资源和开发纤维素衍生物材料来发展化学纤维工业对社会的可持续发展具有十分重要的意义。

醋酸纤维素是纤维素衍生物最重要的品种之一，主要通过以棉花或木材为原料的纤维素进行乙酰化制得，纤维素大分子链上的羟基被酰基所取代，因此又称为乙酰纤维素。目前应用较为广泛的醋酸纤维素是酰基取代度为2.22～2.76的二醋酸纤维素和取代度为2.76～3的三醋酸纤维素(ISO/FDIS 2076:1999(E)关于醋酸纤维素定义)。酰基的引入一方面削弱醋酸纤维素大分子链内与大分子链之间的氢键作用力，另一方面在一定程度上破坏分子链的规整度，使得醋酸纤维素表现出迥异于纤维素的物理化学性质。如醋酸纤维素熔点可测，具备一定的热塑性，而纤维素在熔融之前先分解，无法测得熔点。酰基取代度不同，所得到的醋酸纤维素物理化学性质也不尽相同。

将醋酸纤维素溶解纺丝可以得到醋酸纤维。醋酸纤维是开发较早的化学纤维之一，与传统粘胶纤维相比，醋酸纤维不仅具有纤维素纤维的特点，还表现出合成纤维的性质。醋酸纤维有醋酸长丝、醋酸短纤和醋酸丝束三种系列。与粘胶纤维类似于天然纤维棉的性质相比，醋酸长丝性能更与真丝接近：光泽优雅，手感柔软、质轻、弹性好等，常用作丝的替代品。同样规格的醋酸长丝与粘胶长丝对比，产品性能/价格比极具竞争性。《纺织用醋酸长丝的产品性能及应用》（《合成纤维》2006年第二期）数据显示国内粘胶长丝83dtex的成本约3.6万元/t,售价为4.7万元/t,醋酯长丝83dtex的成本约为3.0万元/t,市场价为5.1万元/t。醋酸纤维织物不仅具有适度的吸湿性，速干性，良好的悬垂性、抗起球性和尺寸稳定性，还具有高档华贵的风格，用作高档服装面料、里料和服饰。醋酸丝束作卷烟过滤嘴材料，弹性好，无毒，无味，热稳定性好，吸阻小、截滤效果显著、能选择性地吸咐卷烟中的有害成分，同时又保留了一定的烟碱而不失香烟味；醋酸短纤制成的无纺布可用于外科手术包扎，与伤口不沾连，是高级医疗卫生材料；醋酸短纤还可与棉或合纤混纺、制成各种性能优良的织物。

由于传统粘胶纤维生产过程中存在的严重污染问题及水、电、原料等资源消耗问题，近年来一些发达国家如美国已经停止大部分粘胶纤维生产，转而用醋酸纤维进行替代；特别是随着世界服装市场竞争日益激烈,服装面料高档化、舒适化的要求也进一步促使纺织用醋酸长丝市场需求急剧扩大，市场前景看好。目前醋酸纤维生产技术由为数不多的几家跨国公司所垄断，主要有美国Celanese公司和Eastman ChemicaLl公司，意大利的Novaceta公司，日本三菱公司和帝人公司以及英国Acordis公司和法国Rodia公司等。这些公司醋酸纤维总产量约占全球总产量的90%左右。国内醋酸纤维主要生产厂家有南通醋纤公司、珠海醋纤公司、昆明醋纤公司以及西安惠大公司，所制备的醋酸纤维用做香烟过滤嘴材料，但存在长期供不应求的情况，纺织用醋酸长丝则完全依赖于进口，2003年国内消耗醋酸长丝约6000吨，耗用3000万美元，同时进口醋酸长丝织物耗用人民币超过10亿元。

目前国内外主要醋酸纤维生产企业均采取干法纺丝技术生产醋酸纤维。现有干法纺丝技术所制备的醋酸纤维缺点在于纤维强度较低，在《醋纤长丝产品性能、生产技术及市场前景》（《国际纺织导报》2002年S1期）中报道干法纺丝生产的二醋酸纤维素长丝干强约为1.06～1.23cN/dtex。这种低强力虽然没有限制它在传统服装领域中的应用，但由于变形、织造等后加工难度较大，同时也使得醋酸纤维织物的耐用性能较差，因而在纺织领域中的应用和推广受到一定的限制。为确保变形、织造、印染等加工工序顺利进行和产品质量，需要设法提高醋酸纤维的强力。此外现有醋酸纤维生产以挥发性较强的丙酮为溶剂，丙酮沸点为56℃，闪点为-20℃，在空气中易爆炸，这给醋酸纤维生产带来一定危险，并且于环境无益；同时以丙酮为溶剂溶解醋酸纤维素难以得到高醋酸纤维素质量份数（如大于30%）的纺丝溶液，生产效率低。