[发明专利]一种纳米纤维素改性腈纶纤维、其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种纳米纤维素改性腈纶纤维的方法，包括如下步骤：(1)将第一部分溶剂和第一纳米纤维素混合，配制第一纳米纤维素分散液；所述第一纳米纤维素的直径为1～50nm，长径比为50:1～100:1；(2)向第一纳米纤维素分散液中加入第二纳米纤维素、第二部分溶剂和聚丙烯腈，混合均匀，得到纺丝原液；所述第二纳米纤维素的直径为50～100nm，长径比为10:1～50:1；(3)将纺丝原液湿法纺丝，得到纳米纤维素改性腈纶纤维。本发明通过配制不同长径比的纳米纤维素，先将长径比大的第一纳米纤维素分散，纳米纤维素搭接成网，然后第二纳米纤维素分散时，吸附在网上，能够避免纳米纤维素团聚，提高分散性，且能够提高纳米纤维素在纺丝原液中的稳定性，不会因为静置发生团聚或沉淀。

技术领域

本发明属于纺丝技术领域，具体涉及一种纳米纤维素改性腈纶纤维、其制备方法和用途。

背景技术

腈纶是聚丙烯腈纤维在我国的商品名，国外则称为“奥纶”、“开司米纶”，是经湿法纺丝或干法纺丝制得的合成纤维。聚丙烯腈纤维的性能极似羊毛，弹性较好，伸长20％时回弹率仍可保持65％，蓬松卷曲而柔软，保暖性比羊毛高15％，有合成羊毛之称。但是腈纶的纤维强度为22.1-48.5cN/tex，比羊毛高1～2.5倍，能耐酸、耐氧化剂和一般有机溶剂，耐日光性与耐气候性很好。根据不同的用途的要求，腈纶可纯纺或与天然纤维混纺，其纺织品被广泛地用于服装、装饰、产业等领域，可与羊毛混纺成毛线，或织成毛毯、地毯等，还可与棉、人造纤维、其他合成纤维混纺，织成各种衣料和室内用品。但腈纶纤维具有吸湿性较差，容易沾污，穿着有闷气感等缺点，而且耐磨性是各种合成纤维织物中最差的，极大地影响了腈纶的使用性能。

纳米纤维素是由天然纤维素经过物理、化学等方法从纤维原料中分离出来的纳米尺度范围内的纤维素晶体。纳米纤维素既具有天然纤维素的基本结构和性能，又具有纳米粒子的一些特性。纳米纤维素具有一系列独特性质，使其在复合材料、电子产业、新能源、医药、卫生、生物医疗、生物影像、气体阻隔薄膜及透明光学功能材料方面显示了巨大的应用潜能。

CN104451930A公开了一种晶须增强再生纤维素纤维的制备方法，通过在制备过程中添加纳米纤维素晶须，改善了粘胶纤维的机械性能，但在配制纺丝液的过程中添加了交联剂，交联剂的存在会影响后续的纺丝及纤维的性能。CN104451949A公开了一种纳米纤维素晶须增强聚氧亚甲基纤维的制备方法，制备出具有高强高模的聚氧亚甲基纤维，但采用的纳米纤维素为酯化改性的纳米纤维素，且制备过程复杂。

将纳米纤维素作为添加剂添加至纺丝原料中，存在严重的团聚问题，本领域需要开发一种能够将纳米纤维素均匀分散在纺丝原料进行纺丝制备纤维的技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米纤维素改性腈纶纤维的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将第一部分溶剂和第一纳米纤维素混合，配制第一纳米纤维素分散液；所述第一纳米纤维素的直径为1～50nm，长径比为50:1～100:1；

(2)向第一纳米纤维素分散液中加入第二纳米纤维素、第二部分溶剂和聚丙烯腈，混合均匀，得到纺丝原液；所述第二纳米纤维素的直径为50～100nm，长径比为10:1～50:1；

(3)将纺丝原液湿法纺丝，得到纳米纤维素改性腈纶纤维。

本发明通过将长径比较大的第一纳米纤维素分散在溶剂中，第一纳米纤维素利用自身较长的长径比进行搭接，形成网络，第(2)步加入的长径比较短的纳米纤维素与第(1)步形成的纳米纤维素网络搭接，实现纳米纤维素的有效分散，且避免其进一步团聚。

优选地，所述第一纳米纤维素分散液中，第一纳米纤维素的分散浓度为1～15wt％，例如2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％等。合适的分散浓度能够使纳米纤维素更容易搭接成网。