基于同轴纺丝技术的火山岩/再生纤维素纤维的制备方法

本发明涉及功能性纤维，基于同轴纺丝技术的火山岩/再生纤维素纤维的制备方法。

背景技术：

1、功能性纤维可以有效地提高其纺织产品的附加值，提升纺织产品的功能和档次，满足多元化的服用需求，所以开发和设计新型的功能性纤维已成为纺织行业研究热点，其中包括耐高温阻燃、抗菌防臭、保温蓄热、抗静电、防紫外线、高吸湿吸水及绿色环保等功能性纤维。

2、火山岩，是火山是火山作用时喷出的岩浆冷凝、成岩等作用形成的岩石。按照sio2含量从高到低进行划分，火山岩包括：酸性火山岩、中性火山岩、碱性火山岩和超碱性火山岩。火山岩因由火山爆发而形成，其储量巨大且是一种可持续利用的原料。目前，火山岩已被广泛应用于建筑石材、管道、路基骨料和水处理等领域，其中被用于制备纤维是国内外新兴行业。

3、再生纤维素纤维具有与棉纤维相似的服用性能，而且可通过其大分子上羟基的化学反应进行接枝和功能性整理，所以通常作为功能性纤维的基体。再生纤维素纤维是以天然纤维素(棉、麻、竹子、树、灌木)为原料，不改变它的化学结构，仅仅改变天然纤维素的物理结构，从而制造出来性能更好的再生纤维素纤维。再生纤维素纤维产品以100％纯天然材质为原料，自然生物降解、无添加、无重金属、无有害化学物，对皮肤亲和无刺激，是一种性能优良的环保型“绿色”纤维。再生纤维素纤维做成的面料穿着更加舒适；染色靓丽性更优于棉纤维；手感柔软、丰满、滑爽，具有优良的悬垂性和蚕丝般的光泽；热稳定性和光稳定性高，不起静电；强度和伸长度能满足大多数纺织品的需要，有较好的可纺性能。

4、cn105366934a公开了一种用于制备连续火山岩纤维原料的预处理方法。该方法是将火山岩粉碎到30～500目的粉体后加入氧化剂、或通入空气或氧气，在高温下发生氧化反应使火山岩中feo占总铁氧化物的质量分数≤33.3％。本发明制备得到的火山岩熔体透热性大幅提升、热膨胀系数低，其有利于连续火山岩纤维的生产稳定性并提高纤维拉伸强度。利用该专利技术预处理后的火山岩粉体制备连续火山岩纤维，其生产平均断丝间隔≥2h，拉丝满筒率≥85％；其制备得到的13微米纤维单丝拉伸强度≥4000mpa，13微米无捻粗纱浸胶纱拉伸强度≥2800mpa，拉伸模量≥90gpa。也就是说，目前利用火山岩粉体制备连续火山岩纤维已有研究，但是利用火山岩粉体与再生纤维素复合制备功能性纤维的研究较少。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的不足，提供了基于同轴纺丝技术的火山岩/再生纤维素纤维的制备方法，通过采用火山岩与再生纤维素复合制备了一种皮芯结构的功能性纤维，其兼具远红外及抗菌性能的同时，具有优异的力学性能。

2、为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是，基于同轴纺丝技术的火山岩/再生纤维素纤维的制备方法，包括以下步骤：

3、(1)制备火山熔岩溶液：将苯乙烯-马来酸酐共聚物分散剂溶解去离子水中，形成的质量浓度为2％-3.5％溶液，取火山熔岩粉添加到该水溶液中，然后采用恒速搅拌器在300-500r/min条件下搅拌30-90min，最后将混合均匀后的炭黑分散体转移到砂磨机中研磨4-6h，得到超细火山熔岩分散液，质量浓度为10％-20％；

4、(2)制备壳层纺丝液：先将超细火山熔岩分散液利用超声波进行震荡分散，然后加入到再生纤维素溶液中进行搅拌混合，搅拌混合过程中，将超细火山熔岩分散液缓慢均匀加入；再过滤后得到混合均匀的纺丝液，其中，火山熔岩占再生纤维素的质量比0.1％～40％；

5、(3)制备芯层纺丝液：制备纤维素的含量为8-10wt％的再生纤维素溶液，其中，芯层纺丝液中，纤维素的含量为8-10wt％；

6、(4)纺丝：将上述制备的纺丝液通过同轴湿法纺丝技术进行纺丝；

7、(5)成纤：将步骤(4)所得制品经酸洗、亚硫酸钠脱硫、水洗、上油、烘干，得到火山熔岩/再生纤维素纤维。

8、上述的基于同轴纺丝技术的火山岩/再生纤维素纤维的制备方法，所述步骤(4)中，喷丝头采用同轴针头，壳层溶液和芯层溶液同时挤出，挤出速度比为1:1～1:8，进入凝固浴中，获得初生纤维丝束；初生纤维丝束经25～50％的喷头牵伸、30～60％的纺盘牵伸、10～25％的集束牵伸以及-2.5～-1％的回缩牵伸成形。

9、上述的基于同轴纺丝技术的火山岩/再生纤维素纤维的制备方法，所述凝固浴是由稀硫酸，硫酸钠，硫酸锌形成的浴液，稀硫酸的质量浓度为70～90ml/l，硫酸钠的质量浓度为250-350g/l，硫酸锌的质量浓度为150-35g/l；将步骤(4)所得的初生纤维放入凝固浴的浴液中浸渍浴长为1.8～3.2米；凝固浴温度为35～70℃；

10、上述的基于同轴纺丝技术的火山岩/再生纤维素纤维的制备方法，所述步骤(4)中，同轴针头的规格为：14～18g/22g。

11、上述的基于同轴纺丝技术的火山岩/再生纤维素纤维的制备方法，所述步骤(5)制备的火山熔岩/再生纤维素纤维的干断裂强度为2.85～3.55cn/dtex，湿断裂强度为2.05～2.31cn/dtex。

12、上述的基于同轴纺丝技术的火山岩/再生纤维素纤维的制备方法，所述步骤(5)制备的火山熔岩/再生纤维素纤维的远红外发射率≥0.86，远红外辐射温升值(℃)≥1.7。

13、上述的基于同轴纺丝技术的火山岩/再生纤维素纤维的制备方法，所述步骤(5)制备的火山熔岩/再生纤维素纤维，其水洗50次对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌抑菌率分别达到94％、93％、93％以上。

14、本发明基于同轴纺丝技术的火山岩/再生纤维素纤维的制备方法的有益效果是，采用同轴纺丝，纤维基体不变，外层用添加功能粒子的纺丝液，用量少，性能突出，且不影响纤维本身强力。而且整体成本比火山熔岩/再生纤维素混和纺丝相近，而纤维皮层的功能性比混合纺丝的更加突出且明显。

15、具体表现在：

16、火山熔岩的添加比例范围更大：0.1％～40％

17、纤维力学性能：干断裂强度(2.85～3.55cn/dtex)湿断裂强度(2.05～2.31cn/dtex)

18、抗菌防臭效果：

19、本发明制备的纤维具有远红外发射效果，远红外发射率≥0.86，远红外辐射温升值(℃)≥1.7(按照gb/t 30127-2013测定)。

20、本发明制备的纤维具有抗菌效果，水洗50次对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌抑菌率分别达到94％、93％、93％以上(按照gb/t20944.3-2008测定)。

技术特征：

1.基于同轴纺丝技术的火山岩/再生纤维素纤维的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于同轴纺丝技术的火山岩/再生纤维素纤维的制备方法，其特征是，所述步骤(4)中，喷丝头采用同轴针头，壳层溶液和芯层溶液同时挤出，挤出速度比为1:1～1:8，进入凝固浴中，获得初生纤维丝束；初生纤维丝束经25～50％的喷头牵伸、30～60％的纺盘牵伸、10～25％的集束牵伸以及-2.5～-1％的回缩牵伸成形。

3.根据权利要求2所述的基于同轴纺丝技术的火山岩/再生纤维素纤维的制备方法，其特征是，所述凝固浴是由稀硫酸，硫酸钠，硫酸锌形成的浴液，稀硫酸的质量浓度为70～90ml/l，硫酸钠的质量浓度为250-350g/l，硫酸锌的质量浓度为150-35g/l；将步骤(4)所得的初生纤维放入凝固浴的浴液中浸渍浴长为1.8～3.2米；凝固浴温度为35～70℃。

4.根据权利要求3所述的基于同轴纺丝技术的火山岩/再生纤维素纤维的制备方法，其特征是，所述步骤(4)中，同轴针头的规格为：14～18g/22g。

5.根据权利要求4所述的基于同轴纺丝技术的火山岩/再生纤维素纤维的制备方法，其特征是，所述步骤(5)制备的火山熔岩/再生纤维素纤维的干断裂强度为2.85～3.55cn/dtex，湿断裂强度为2.05～2.31cn/dtex。

6.根据权利要求5所述的基于同轴纺丝技术的火山岩/再生纤维素纤维的制备方法，其特征是，所述步骤(5)制备的火山熔岩/再生纤维素纤维的远红外发射率≥0.86，远红外辐射温升值(℃)≥1.7。

7.根据权利要求5所述的基于同轴纺丝技术的火山岩/再生纤维素纤维的制备方法，其特征是，所述步骤(5)制备的火山熔岩/再生纤维素纤维，其水洗50次对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌抑菌率分别达到94％、93％、93％以上。

技术总结本发明涉及功能性纤维技术领域，基于同轴纺丝技术的火山岩/再生纤维素纤维的制备方法，包括以下步骤：(1)制备火山熔岩溶液；(2)制备壳层纺丝液；(3)制备芯层纺丝液；(4)纺丝；(5)成纤。通过采用火山岩与再生纤维素复合制备了一种皮芯结构的功能性纤维，其兼具远红外及抗菌性能的同时，具有优异的力学性能。技术研发人员：曲丽君,胡希丽,赵洪涛,游超瑜,杨磊受保护的技术使用者：青岛大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29