[发明专利]一种竹炭Lyocell纤维及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及Lyocell纤维技术领域，具体涉及一种竹炭Lyocell纤维及其制备工艺。

背景技术

纤维素是地球上储量最多、分布最广的天然高聚物，是自然界中取之不竭的可再生资源。纤维素纤维具有强度高、染色性好、纺纱性能好以及产业用途广等优势，因此，近年来全世界对纤维素纤维的市场需求量在持续增加。用NMMO水溶液作为纤维素溶剂生产的纤维素纤维成为Lyocell纤维，在纺丝原液中加入竹炭可制成竹炭Lyocell纤维。竹炭具有多孔结构，其分子细密多孔，质地坚硬，有很强的吸附能力，可消除异味、吸湿防霉、抑菌驱虫，与人体接触能去湿吸汗，促进人体血液循环和新陈代谢，缓解疲劳。竹炭具有弱导电性，起到防静电与屏蔽电磁辐射的作用。由于炭质本身有着无数的孔隙，这种炭质气孔能有效地吸附空气中一部分浮游物质，对硫化物、氢化物、甲醇、苯、酚等有害化学物质起到吸附、分解异味和消臭作用。竹炭细密多孔，比表面积大，若周围环境湿度大时，可吸收水分，若周围环境干燥，则可释放水分。因此，竹炭Lyocell越来越多的受到人们的青睐。

目前生产竹炭Lyocell纤维的主要方法是在竹炭中加入分散剂，加入水制成均匀的竹炭浆料，然后与纺丝原液混合，并加入表面活性剂，最后通过纺丝工艺制得竹炭Lyocell纤维。但是，分散剂和表面活性剂的加入污染了溶剂，给NMMO的回收带来了一定的困难，提高了成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种竹炭Lyocell纤维及其制备工艺，其不会对溶剂造成污染，而且产品具有良好的除菌抑菌、吸湿除潮性能，从而消除上述背景技术中缺陷。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种竹炭Lyocell纤维，其是对竹炭进行表面改性处理，然后将其与浓缩后的NMMO水溶液混合，再与活化后的纤维素浆粕混合进行溶解，抽真空并保温，持续抽出多余的水分，制得纺丝原液，最后经纺丝制得的纤维中竹炭含量为3wt%～20wt%的竹炭Lyocell纤维。

一种竹炭Lyocell纤维的制备工艺，步骤如下：

（1）将竹炭材料研磨至纳米级，并顺序利用硝酸处理、氨水处理，洗涤后真空干燥；

（2）将步骤（1）制备的竹炭材料再次研磨，与浓缩至74wt%～86wt%的NMMO水溶液在70～120℃下混合均匀；

（3）将纤维素浆粕利用纤维素酶进行活化，并将活化处理后的纤维素浆粕进行压榨，使之含水率约为45wt%～60wt%；

（4）将步骤（2）制得的含有竹炭的NMMO溶液与步骤（3）制备的纤维素浆粕混合，保持真空度-5×10⁴～-10×10⁴Pa，加热温度为85～120℃，用真空泵抽出多余水分制得的纺丝原液；

（5）将步骤（4）制得纺丝原液经凝固浴纺丝成型，得到竹炭Lyocell纤维。

作为一种改进，所述步骤（1）中，研磨得到的纳米级竹炭材料的粒径为50～200nm。

作为一种改进，所述步骤（1）中，硝酸处理时，将纳米竹炭加入到3～8mol/的硝酸溶液中，其中竹炭为溶液质量的15%～30%，在60～90℃下回流10～30小时，然后用去离子水反复洗涤至中性，将竹炭在真空干燥箱中80～120℃下真空干燥2～6小时。

作为一种改进，所述步骤（1）中，氨水处理时，将干燥后的竹炭研磨后加入到4～7mol/L的氨水溶液中，其中竹炭为溶液质量的20%～40%，在40～70℃恒温振荡器中恒温震荡3～8小时，然后用去离子水反复洗涤至中性。

作为一种改进，所述步骤（1）中，真空干燥时，将竹炭在真空干燥箱中80～120℃下真空干燥2～6小时。

作为一种改进，所述步骤（2）中，研磨后的竹炭材料和NMMO溶液的质量比为0.001:1～0.06:1。

作为一种改进，所述步骤（3）中，将聚合度为300～1300的纤维素浆粕粉碎加入去离子水中进行溶胀，加入纤维素酶，并用甲酸调节pH值为4～6之间，在40～60℃下保温40～100分钟，并持续搅拌，搅拌转速为100～400r/min；活化完成后，加入NaOH调节pH到9.5～11之间，并在与活化相同条件下持续搅拌6～15min，以使酶失活。

作为一种进一步的改进，所述步骤（3）中，纤维素浆粕和纤维素酶的质量比为1：0.0045～0.0055；纤维素浆粕和去离子水的质量比为1：15～1:25。