用于帘子线的莱赛尔纤维的制备方法
专利汇可以提供用于帘子线的莱赛尔纤维的制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种化纤生产中用于 帘子线 的莱赛尔 纤维 的制备方法。系干燥的聚合度为1000～1450和600～850的浆粕以100∶0～50的重量比混合，并将该混合浆粕与浓缩的N－甲基吗啉－N－ 氧 化物 水 溶液以5∶110～10∶105的重量比加入溶解装置中，在70～110℃下经过静溶胀和强 力 搅拌后，再升温至80～125℃，经搅拌、减压蒸馏至体系中N－甲基吗啉－N－氧化物水溶液的 含水量 为12％～14％，由此得到棕色透明的纺丝原液，通过干－ 湿法纺丝 凝固 成纤维；再将该纤维导入多级淋洗辊，用水淋洗2～20分钟；最后在0～1.0cN/dtex的 张力 下，经80～160℃的连续烘干后卷绕成筒管。由此法制得的莱赛尔纤维强度大、模量高、伸长低、热收缩小，适于作为新型优质的帘子线。，下面是用于帘子线的莱赛尔纤维的制备方法专利的具体信息内容。
1.用于帘子线的莱赛尔纤维的制备方法，其特征在于：
A)将已干燥平衡的含水率为2～4％、聚合度分别为1000～1450和600～850 的纤维素浆粕以100∶0～50的重量比混合；上述混合物与含水量为24～28％的 N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液以5∶110～10∶105的重量比加入溶解装置中，在 70～110℃下经过静溶胀和强力搅拌后，再升温至80～125℃，经搅拌、减压蒸馏 至体系中N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液的含水量为12％～14％，即形成棕色透明 的莱赛尔纤维纺丝原液；
B)将上述A)获得的莱赛尔纤维纺丝原液由喷丝板喷出，经过一段气隙后， 进入重量百分比浓度为0～20％的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中凝固成莱赛尔 纤维；
C)将上述B)获得的纤维导入多级淋洗辊，并用水淋洗2～20分钟；
D)将上述C)获得的淋洗过的莱赛尔纤维连续烘干后卷绕成筒管。
2.如权利要求1所述的用于帘子线的莱赛尔纤维的制备方法，其特征在 于上述A)中所述的聚合度为1000～1450或600～850的纤维素浆粕是切为 0.5～4cm×0.5～4cm的小片，在减压条件下干燥平衡6～12小时后获得。
3.如权利要求1所述的用于帘子线的莱赛尔纤维的制备方法，其特征在 于上述A)中所述的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液是预先在减压条件下蒸浓至含 水量为24～28％。
4.如权利要求1所述的用于帘子线的莱赛尔纤维的制备方法，其特征在 于上述A)中所述的静溶胀和强力搅拌是将浆粕混合物与含水量为24～28％的 N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液在溶解装置中静溶胀20～40分钟，然后强力搅拌 20～60分钟。
5.如权利要求1所述的用于帘子线的莱赛尔纤维的制备方法，其特征在 于上述B)中所述的喷丝板的表面与凝固浴面之间的气隙为5～300mm。
6.如权利要求1所述的用于帘子线的莱赛尔纤维的制备方法，其特征在 于上述D)中所述的连续烘干是在0～1.0cN/dtex的张力下，80～160℃的连续烘 干。
技术领域
本发明涉及化学纤维业中轮胎帘子线的制备方法，特别是指采用N-甲基吗 啉-N-氧化物(NMMO)水溶液为溶剂来纺制用作帘子线的莱赛尔(Lyocell)纤 维的工艺技术。
背景技术
粘胶帘子线是最早应用于橡胶工业的帘子线，具有断裂强度和模量较高、耐 热性好、几乎不存在干热收缩、尺寸稳定性极佳、原料易得、与橡胶粘合性好等 优点，是制造高性能轿车子午线轮胎的优良骨架材料。但随着汽车技术的发展以 及高速驾驶的需要，对帘子线的要求也越来越高。由于传统的再生纤维素纤维生 产工艺即粘胶工艺只能使用聚合度较低(一般DP为500～800)的纤维素浆粕作 为原料，所得粘胶帘子线的力学性能尤其是干湿模量均不够高，尚不能满足高性 能轮胎的要求。此外，粘胶纤维的生产工艺使用了大量的碱和酸等腐蚀性物质， 并在生产过程中会放出二硫化碳和硫化氢等有毒气体和含锌废水，对环境污染较 严重，且工艺流程长、能耗高，致使其作为帘子线的发展受到了一定的限制。
Lyocell纤维是一种新型的再生纤维素纤维，它是把纤维素浆粕直接溶解在 无毒的N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)水溶液中形成纤维素溶液，然后通过干 -湿法纺丝制得的。同传统的再生纤维素纤维即粘胶纤维相比，Lyocell纤维具有 强度和模量更高、伸长小、尺寸稳定性好、耐热性佳、生产工艺对环境友好等一 些特点。此外，Lyocell纤维工艺可以直接采用聚合度较高(如DP＞1000)的纤 维素浆粕进行纺丝，这是粘胶工艺所无法达到的。已有的研究结果表明，高聚合 度的纤维素纺制的Lyocell纤维力学性能可大幅提高，尤其是模量可以成倍提高。 因此，Lyocell纤维有望作为一种高性能轮胎帘子线用新型纤维素纤维。
目前有关Lyocell纤维用于帘子线的专利不多，其中韩国的LEE T等申请的 EP1433881-A2、JP2004211277-A、US2004126577-A1、CA2438445-A1、 CN1511980-A、KR2004057550-A、US6852413-B2、US2005079348-A1公开了 一种用于轮胎帘布的Lyocell复丝及其制造方法，它是在NMMO溶液中溶解纤 维素和聚乙烯醇的混合粉末以制备纺丝液，然后通过干-湿法纺丝制备用作帘子 线的Lyocell复丝。由于Lyocell生产中所使用的NMMO溶剂价格昂贵，生产中 需回收循环使用。但是此法除纤维素原料外还添加了聚乙烯醇，这些加入的聚乙 烯醇随着纺丝的进行，一部分会逐渐在凝固浴中积累，这将给凝固浴中NMMO 溶剂的回收造成困难。此外，韩国的KWON I等申请的EP1493850-A1、 JP2005023508-A、US2005066646-A1公开了一种从纤维素/NMMO溶液中制备纤 维素帘子线的方法，该法是先将纤维素溶解在NMMO中形成0.01～3％的初始溶 液，使NMMO溶液的固化温度下降，然后再将更多的纤维素溶解在该初始溶液 中通过干-湿法纺丝得到用作帘子线的Lyocell纤维，此专利采用两步溶解工艺生 产Lyocell纤维，增加了工艺的复杂性，而且其在中国并未申请专利。
本发明提出了用高相对分子质量(聚合度1000～1450)的纤维素浆粕中添加 一定比例(0～50％)的中高相对分子质量(聚合度600～850)的纤维素浆粕作为 原料，并采用特有的溶胀—溶解工艺制备可纺性较好的纺丝原液，使纺制的 Lyocell帘子线的强度、模量等力学性能大幅提高。本法是以纯的纤维素浆粕作 为原料，不添加其他原料，这不仅使帘子线用Lyocell纤维的制备工艺更加简单， 而且使溶剂NMMO的回收也很方便，从而可大大降低生产成本。
发明内容
为解决这一问题，采用如下技术方案：
1.将聚合度为1000～1450的高相对分子质量和聚合度为600～850的中等相 对分子质量的纤维素浆粕，分别切为0.5～4cm×0.5～4cm的小片，然后将这些小 片于减压条件下干燥平衡6～12小时，使其含水率为2～4％；
将N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)水溶液在减压条件下蒸浓至含水量为 24～28％。
2.将上述1中已干燥平衡的聚合度分别为1000～1450和600～850的浆粕以 100∶0～50的重量比混合，然后将该混合浆粕与上述1中已蒸浓的NMMO水溶 液以5∶110～10∶105之重量比加入溶解装置中，在70～110℃下经过20～40min 的静溶胀、20～60min的强力搅拌后，再升温至80～125℃，经搅拌、减压蒸馏至 体系中NMMO水溶液的含水量为12％～14％，即形成棕色透明的Lyocell纤维 纺丝原液。
3.将上述2所得到的纺丝原液由喷丝板喷出，通过5～300mm的气隙(即喷 丝板表面与凝固浴面之间的空气层)后，进入重量百分比浓度为0～20％的 NMMO水溶液中凝固成纤维。
4.将上述3所得纤维导入多级淋洗辊，并用水淋洗2～20分钟。
5.将上述4所得的淋洗过的纤维在0～1.0cN/dtex的张力下，经80～160℃的 连续烘干后卷绕成筒管。
本发明的优点是采用高相对分子质量(聚合度1000～1450)的纤维素浆粕为 主体原料，使纺制的Lyocell纤维的力学性能大幅提高；并采用添加一定比例的 中等相对分子质量(聚合度600～850)的纤维素浆粕的方法以利于改善高聚合 度纤维素纺丝液的可纺性；本发明所用的溶剂N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO) 具有无毒及回收率高等特点，对环境友好；本发明以纯的纤维素浆粕为原料， 不添加其他的辅助原料，并采用特有的溶胀—溶解工艺，使纺丝原液的制备、 Lyocell帘子线的生产及NMMO溶剂回收工艺更加简单先进；本发明制备的 Lyocell纤维强度和模量高、尺寸稳定性好、耐热性佳，可作为优良的轮胎帘子 线，开拓了Lyocell纤维的应用领域。
具体实施方式
将聚合度分别为1418和823的纤维素浆粕用浆粕切碎机切为2cm×2cm的 小片，将这些小片于真空度-9×104Pa及50℃下干燥平衡10小时使其含水率为 2％；将65.4kg含水量为50％的NMMO水溶液在减压条件下蒸馏，得到44.2kg 含水量为26％的NMMO水溶液。
将干燥处理过的2kg聚合度为1418的纤维素浆粕与0.4kg聚合度为823的 浆粕混合，并与上述已蒸浓的NMMO水溶液一起置于溶解釜中，在100℃下经 过40min的静溶胀、40min的强力搅拌后，再升温至110℃，经搅拌、减压蒸馏 至体系中NMMO水溶液的含水量为13％，得到棕色透明的纺丝原液。
然后将所得的纺丝原液由喷丝板喷出，通过长度为7cm的气隙层后，进入 重量百分比浓度为10％的NMMO水溶液中凝固成纤维。将所得纤维导入多级 淋洗辊，并用水淋洗15分钟。
再将淋洗过的纤维在0.2cN/dtex的张力下，经温度为100℃的热辊连续烘干 后卷绕成筒管。
所得的Lyocell纤维的干强为6.84cN/dtex、初始模量(3％)为105.3cN/dtex、 断裂伸长为7.2％。该纤维具有良好的尺寸稳定性，其沸水收缩率为0.9％，且 纤维耐热性极佳，180℃下的干热收缩＜1.5％。
实施例2
将聚合度分别为1260和657的纤维素浆粕用浆粕切碎机切为3cm×3cm的 小片，将这些小片于真空度-9×104Pa及50℃下干燥平衡8小时使其含水率为 3％；将62.6kg含水量为50％的NMMO水溶液在减压条件下蒸馏，得到43.5kg 含水量为28％的NMMO水溶液。
将干燥处理过的3.3kg聚合度为1260的纤维素浆粕与0.3kg聚合度为657的 浆粕混合，并与上述已蒸浓的NMMO水溶液一起置于溶解釜中，在80℃下经 过30min的静溶胀、30min的强力搅拌后，再升温至90℃，经搅拌、减压蒸馏 至体系中NMMO水溶液的含水量为14％，得到棕色透明的纺丝原液。
然后将所得的纺丝原液由喷丝板喷出，通过长度为5cm的气隙层后，进入 重量百分比浓度为17％的NMMO水溶液中凝固成纤维。将所得纤维导入多级 淋洗辊，并用水淋洗20分钟。
再将淋洗过的纤维在0.5cN/dtex的张力下，经温度为140℃的热辊连续烘干 后卷绕成筒管。
所得的Lyocell纤维的干强为6.24cN/dtex、初始模量(3％)为86.2cN/dtex、 断裂伸长为8.1％。该纤维具有良好的尺寸稳定性，其沸水收缩率为1％，且纤 维耐热性也极好，180℃下的干热收缩＜1.5％。
实施例3
将聚合度分别为1130和728的纤维素浆粕用浆粕切碎机切为2cm×2cm的 小片，将这些小片于真空度-9×104Pa及50℃下干燥平衡6小时使其含水率为 2％；将64.8kg含水量为50％的NMMO水溶液在减压条件下蒸馏，得到42.6kg 含水量为24％的NMMO水溶液。
将干燥处理过的2.3kg聚合度为1130的纤维素浆粕与0.9kg聚合度为728的 浆粕混合，并与上述已蒸浓的NMMO水溶液一起置于溶解釜中，在93℃下经 过20min的静溶胀、50min的强力搅拌后，再升温至100℃，经搅拌、减压蒸馏 至体系中NMMO水溶液的含水量为12％，得到棕色透明的纺丝原液。
然后将所得的纺丝原液由喷丝板喷出，通过长度为5cm的气隙层后，进入 纯水溶液中凝固成纤维。将所得纤维导入多级淋洗辊，并用水淋洗8分钟。
再将淋洗过的纤维在0.8cN/dtex的张力下，经温度为120℃的热辊连续烘干 后卷绕成筒管。
所得的Lyocell纤维的干强为6.05cN/dtex、初始模量(3％)为71.6cN/dtex、 断裂伸长为8.5％。该纤维具有良好的尺寸稳定性，其沸水收缩率为1％，且纤 维耐热性也极好，180℃下的干热收缩＜1.5％。
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