[发明专利]一种吸湿聚丙烯腈纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学纤维制造技术领域，具体涉及一种吸湿聚丙烯腈纤维的制造方法。

背景技术

聚丙烯腈纤维是三大合成纤维之一，具有优良的保暖性、染色性和仿毛性等特点，有人造羊毛之称，在针织内衣、毛毯、人造毛皮等服用领域应用广泛。但是，随着人们生活水平的不断提高和服装文化的日益发展，保暖已不再是服装的单一要求，人们对其舒适度、功能性和安全性要求越来越高。不同纤维材料服装的穿着舒适性差别与纤维的吸湿性能有关，吸湿性能可用公定回潮率表示。天然纤维的公定回潮率约在8～15%，而聚丙烯腈纤维仅为2%，在吸湿性、透湿性等与人体亲肤性相关的性能上表现出严重的缺陷，使其制成的衣物穿着有闷热感、汗液不易被吸收和散发，静电性强，往往需要额外功能处理或减少后纺共混比例，不仅增加加工成本，而且处理效果的耐久性较低，从而大大降低了聚丙烯腈纤维的服用性能，更在某些有抗静电性要求的领域应用受限。

为了改善腈纶的吸湿性，提高腈纶的服用舒适性，研究人员采用了多种方法对腈纶的吸湿性能进行改性。例如CN1900413A提供了一种采用腈纶表面接枝蛋白质进行改性，首先在一定条件下将腈纶纤维水解，然后将水解纤维与氯化亚砜反应得酰氯化纤维，再与蛋白质接枝，制成表面层为植物蛋白质接枝覆盖层，芯部为腈纶纤维的改性纤维，提高了腈纶的吸湿性。但是由于接枝数量有限，使得腈纶吸湿性的提高有限，改性效果不明显。国外在采用化学改性方法进行吸湿聚丙烯腈制备方面研究较早。如日本在中国申请的CN1239775C、CN1247849C、CN1230585C、CN101023212B和CN101914852A等专利公开了对聚丙烯腈纤维进行水解以及化合物交联处理制备吸湿纤维的方法，并分别在纤维白度和阻燃性能上得到改善。这些方法的耐久性较好，但缺点是由于水解和交联的化学处理时间较长，只能应用于短纤维后纺分批加工过程，属于一种离线生产吸湿纤维的制造方法，因而纤维处理的吸湿以及纤维物理机械性能的不匀性较高，生产效率低。

此外，也有通过聚合配方中加入吸湿性基团的单体或潜交联剂的方法制备类似吸湿性聚丙烯腈纤维的报道，但是由于共聚工艺的改变对聚合生产控制和聚合产物性能的影响，以及后续纺程上必备的较长时间的碱性水解处理，使此类方法并不具备在线生产吸湿聚丙烯腈纤维的条件。

发明内容

本发明针对上述的技术现状，从满足聚丙烯腈纤维的服用要求出发，提供一种在常规聚丙烯腈纤维制造过程中得到吸湿聚丙烯腈纤维的在线生产方法。在不改变聚合工艺的前提下，采用聚丙烯腈碱性水解溶液和常规生产得到的聚丙烯腈原液进行一定比例的共混并纺丝，从而制备吸湿聚丙烯腈纤维。

本发明的一种吸湿聚丙烯腈纤维的制备方法，包括如下步骤：

（1）丙烯腈共聚物水解

用碱性金属盐的水溶液对聚合物进行水解处理；

丙烯腈共聚物与碱性金属盐的质量之比为1:0.5～1:2.0，水解反应温度为80～110℃，水解反应时间为1～10小时；

丙烯腈共聚物中的氰基具有较高活性，氰基在碱性金属盐水溶液作用下发生反应，能够水解生成酰胺基、羧基等吸湿基团；

（2）沉析

为了提高聚丙烯腈水解物在水解液中的浓度，将所述水解处理所得的水解液用溶剂沉析，经过滤后的聚丙烯腈水解液表现为碱性，加入酸调节pH值至4～7，得到聚丙烯腈水解物；

（3）配制水解聚丙烯腈原液

为了便于加入，进一步实现与常规原液均匀共混，需将聚丙烯腈水解物配制成溶液。所述聚丙烯腈水解物用纺丝溶剂调配成水解聚丙烯腈原液，调节固含量为10～40wt%；

（4）配制吸湿聚丙烯腈原液

聚丙烯腈经过水解后的分子量下降，水溶性大大提高，无法满足湿法纺丝要求，将水解聚丙烯腈原液与常规聚丙烯腈原液以一定比例共混可得到稳定均匀、满足纺制纤维要求的原液。

将所述水解聚丙烯腈原液调温至70～80℃，与常规生产的聚丙烯腈原液充分混合均匀，制备得到吸湿聚丙烯腈原液；其中，所述水解聚丙烯腈原液占所述吸湿聚丙烯腈原液的5～40wt%。较常规原液，吸湿聚丙烯腈原液由于共混分子结构含有大量吸湿基团的水解原液，从而具有吸水吸湿性能；

（5）纺丝凝固成形

纺丝原液从喷丝板挤出，在凝固浴中形成初生纤维；

（6）预牵伸

凝固成型后的初生纤维预牵伸1.0～3.5倍；

（7）水洗

预牵伸后的初生纤维水洗洗去纺丝溶剂，水温为45～65℃；

（8）亲水性处理