交聯(lián)后處理提高Lyocell纖維抗原纖化性能的研究.pdf

1、Lyocell纖維被稱為21世紀(jì)新型綠色纖維,是一種高結(jié)晶、高取向、生產(chǎn)環(huán)節(jié)能耗小、無(wú)污染、可自然降解的纖維素纖維,其性能優(yōu)越、用途廣泛。但由于 Lyocell纖維微纖間的橫向結(jié)合力較弱,使其在潤(rùn)濕的狀態(tài)下極易發(fā)生原纖化,這在很大程度上限制了其應(yīng)用范圍。為了克服這一不足,需對(duì)纖維進(jìn)行處理,增強(qiáng)其抗原纖化性能,通常采用交聯(lián)后處理法對(duì)纖維進(jìn)行交聯(lián)處理。
　　本文研究了幾種性能優(yōu)越、效果明顯的交聯(lián)劑對(duì) Lyocell纖維的交聯(lián)反應(yīng),并探

2、索其對(duì) Lyocell纖維抗原纖化性能的影響規(guī)律。直接使用1,3,5-三丙烯?；鶜浠?1,3,5-三嗪(TAHT)交聯(lián)劑,合成了2,4-二氯-6-羥基-1,3,5-三嗪鈉鹽(DCHT-Na)交聯(lián)劑,選用低聚多元酸混合型交聯(lián)劑聚馬來(lái)酸-檸檬酸(PMA-CA)分別與 Lyocell纖維進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng),提高其抗原纖化性能,并系統(tǒng)研究了不同反應(yīng)條件對(duì)交聯(lián)結(jié)果的影響規(guī)律,確定了交聯(lián)后處理提高 Lyocell纖維抗原纖化性能的最優(yōu)工藝及方法,并詳細(xì)

3、探討了交聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行的機(jī)理。交聯(lián)劑TAHT是Courtaulds公司應(yīng)用于Lyocell纖維上,以改善纖維的原纖化傾向的交聯(lián)劑,該方法已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
　　本文通過(guò)將TAHT與Lyocell纖維進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng),考察了交聯(lián)劑浸漬方法、TAHT濃度、交聯(lián)溫度、浸漬時(shí)間、汽蒸時(shí)間和催化劑濃度等實(shí)驗(yàn)條件對(duì)Lyocell纖維抗原纖化性能的影響,得到了提高Lyocell纖維抗原纖化性能的最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件。在該處理?xiàng)l件下,Lyocell纖維的濕摩擦值可達(dá)

4、60min以上(原樣0.51min),抗原纖化性能提高百倍以上,斷裂強(qiáng)度(3.06 cN/dtex)相比原樣(3.77 cN/dtex)下降了18％。由紅外光譜分析可知,交聯(lián)劑TAHT與纖維素發(fā)生了Michael加成反應(yīng),生成醚鍵,并形成網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu),增強(qiáng)了原纖間的橫向結(jié)合力,使Lyocell纖維抗原纖化性能明顯提高。交聯(lián)劑DCHT-Na是連津格股份公司應(yīng)用于Lyocell纖維上,以改善纖維的原纖化傾向的交聯(lián)劑,該方法也已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。但

5、該交聯(lián)劑易水解、不易長(zhǎng)期放置保存,所以市場(chǎng)保有率較低。
　　本文探索了交聯(lián)劑DCHT-Na的合成方法,通過(guò)對(duì)比產(chǎn)率、純度,并結(jié)合紅外與熱重分析,確定了氫氧化鈉冰浴法為較優(yōu)合成方法,制備出的DCHT-Na產(chǎn)率為65.2%,且副產(chǎn)物少。將合成的DCHT-Na與Lyocell纖維進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng),考察了汽蒸時(shí)間、DCHT-Na濃度、NaOH濃度、Na2SO4濃度和浸漬時(shí)間等實(shí)驗(yàn)條件對(duì)Lyocell纖維抗原纖化性能的影響,得到了提高Lyoce

6、ll纖維抗原纖化性能的最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件。在該處理?xiàng)l件下,Lyocell纖維的濕摩擦值可達(dá)120min以上(原樣1.65min),其抗原纖化性能提高71.7倍以上,斷裂強(qiáng)度(3.40cN/dtex)相比原樣(4.25 cN/dtex)下降了20.0%。由紅外光譜分析可知,交聯(lián)劑DCHT-Na與纖維素發(fā)生了親核取代反應(yīng),生成次級(jí)鍵,并形成網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu),使Lyocell纖維抗原纖化性能明顯提高。
　　本研究創(chuàng)新性的將多元酸PMA、CA作為混

7、合交聯(lián)劑,與Lyocell纖維進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng),探索其對(duì)Lyocell纖維抗原纖性能的影響,考察了預(yù)烘時(shí)間、焙烘溫度、焙烘時(shí)間、催化劑用量、CA與PMA用量比例等實(shí)驗(yàn)條件對(duì)Lyocell纖維抗原纖化性能的影響規(guī)律,得到了提高 Lyocell纖維抗原纖化性能的最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件。在該處理?xiàng)l件下,Lyocell纖維的濕摩擦值可達(dá)11.04min(原樣0.62 min),其抗原纖化性能提高16.8倍,斷裂強(qiáng)度(2.43 cN/dtex)相比原樣(2.7

8、1 cN/dtex)下降了10.3%。由紅外光譜分析可知,交聯(lián)劑 PMA-CA的多元羧酸結(jié)構(gòu)在焙烘條件下脫水成酐,酸酐在弱堿的催化下與纖維素中的羥基成酯,形成網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu),使Lyocell纖維抗原纖化性能明顯提高。
　　本研究選用的三種交聯(lián)劑在提高倍數(shù)、力學(xué)性能、原料及工藝等方面各有優(yōu)勢(shì),在提高Lyocell纖維原纖化性能的交聯(lián)工藝中,可依據(jù)改性效果、成本等自主需求選取不同的交聯(lián)劑及工藝。本文為L(zhǎng)yocell纖維抗原纖化提供了詳細(xì)