[发明专利]一种棉纤维的复合晶变改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种棉纤维的复合晶变改性方法，是一种通过将改性介质升压至改性压力、保压一段时间、然后瞬间释放压力，再采用抽真空、高速离心旋转牵伸和微波联合作用并去除改性介质的棉纤维复合晶变改性方法。

背景技术

棉纤维细长柔软，吸湿性好，耐强碱，耐有机溶剂，耐漂白剂以及隔热耐热，是最大宗的天然纤维。但其弹性和弹性恢复性较差，易发霉、易燃，染色能耗和污染都较大，上染率及色牢度也不高。

为了改变上述现状，已有很多种改性方法，如物理改性方法、化学改性方法和生物改性方法。物理改性方法主要包括放电技术改性、高压蒸汽闪爆改性、超声空化及微波辐照改性、液氨加工改性等。化学改性方法主要包括纤维素酯类改性、纤维素醚类改性、纤维素接枝改性和纤维素交联改性等。生物改性方法主要利用生物酶对纤维进行脱胶、抛光等处理。

现在国内外已经形成产业化生产的改性方法主要有液氨加工改性和碱丝光改性。液氨改性与碱丝光处理有着相似的效果，如天然卷曲消失、截面变圆、内腔变小等特点，但碱丝光改性的残留碱液不易去除且还会导致纤维融蚀和不均匀性，最主要的差别是液氨改性效果优于碱丝光改性。国内利用液氨作为改性介质，在密闭容器中常规升压—保压—再回收纤维中改性介质的方法对棉纤维有一定效果，但该方法只有一次改性，溶胀不彻底、结晶度降低不明显、染色性能没有得到明显改善。

发明内容

本发明的目的是提供一种棉纤维的复合晶变改性方法，是一种通过将改性介质增压到改性压力，并保压一段时间后，瞬间释放压力，再采用抽真空、高速离心旋转牵伸和微波联合作用并去除改性介质的棉纤维复合晶变改性方法。

本发明的一种棉纤维的复合晶变改性方法，是将棉纤维置于密闭容器中，充入改性介质，升压至改性压力，然后瞬间释放压力，再采用抽真空、高速离心旋转牵伸和微波联合作用并去除改性介质，即获得复合晶变改性棉纤维。其原理是：将棉纤维置于密闭容器中，该密闭容器可以在高压下动密封和负压下动密封，并且零泄漏。通过压力平衡充液和非平衡调速充液，可调节充入密闭容器中改性介质的流量、时间和温度，从而调控改性的压力、两相界面及上述参数的变化速率，进而调控液态介质的渗透率、渗透速率及蒸发速率等工艺参数；同时调节改性压力的保压时间；上述工艺可使改性介质的扩散系数提高，改性介质较好的渗透到纤维组织中，重构纤维素分子间的氢键网络，改变了纤维的微观结构，加剧纤维素大分子链段运动，使纤维素分子间发生溶胀作用，孔隙增大，结晶度减小，实现了纤维晶格结构的一次调控。再通过高速溢流，瞬间释放密闭容器中大量液态改性介质，在纤维组织内部与外部瞬间产生巨大压差，形成高速爆膨，使改性介质的扩散系数大幅提高，完全重构了纤维素分子间的氢键网络，纤维素分子间溶胀作用更彻底，孔隙增大明显，结晶度显著降低，实现了纤维晶格结构的二次调控。最后再采用抽真空、高速离心旋转牵伸、微波联合作用，提升了丝光效果，结晶度也有所降低，实现了纤维晶格结构的第三次调控并同时去除棉纤维中的改性介质，大幅提高了改性效率，即完成了所述的复合晶变改性。针对不同刚度、不同组成成分的纤维，调节纤维晶格结构三次调控的相关参数，即可实现所述的复合晶变改性。复合晶变改性后棉纤维具有柔软性能优良、防皱抗缩、耐久蓬松，大幅提高了纤维的纺、织、染性能，成为卓越的天然纤维新纺材。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种棉纤维的复合晶变改性方法，所述棉纤维的长度为10～90mm，细度为0.05～0.4tex。

如上所述的一种棉纤维的复合晶变改性方法，通过纤维晶格结构的三次调控，使纤维素分子间溶胀作用更彻底，孔隙明显增大，结晶度明显降低，上染率提高，色牢度提高，丝光度提高，最后采用高速离心旋转脱液、微波加热和抽真空并行的蒸发方法去除棉纤维中的改性介质即完成了所述的复合晶变改性。采用所述的复合晶变改性方法，可使复合晶变改性棉纤维的微观晶格与所述棉纤维的微观晶格相比，孔隙增大10%～15%，结晶度减小11%～15%；所述复合晶变改性棉纤维与所述棉纤维相比，上染率提高18%～25%，色牢度提高15%～20%，改性效率提高10%～15%。

如上所述的一种棉纤维的复合晶变改性方法，改性介质为液氨；改性介质需具备如下三点特征：1）具有优良的扩散性；2）能与纤维素间形成大量的氢键，重构纤维素分子间的氢键网络，提高纤维素的溶胀性能；3）易于相变调控，便于改性介质蒸发与回收。而液氨具有分子量小、粘性小、表面张力小、易于相变等特殊的物理性质，这些特殊性质使得液氨满足上述三个特征。