[发明专利]一种由纤维素和PET的接枝聚合物制备的纤维长丝

说明书

采用间甲基苯甲酸或对甲基苯甲酸中的至少一种作为封端剂先制备了单端羟基化的PET，再制备与纤维素的接枝共聚物，接枝共聚物溶解于溶剂中制备纺丝原液，以干喷湿纺法得到纤维长丝。本发明在合成单端羟基PET时采用一元酸作为封端剂，其可以完全参与反应，避免副反应的发生，也便于调控产物PET的分子量和得到分子量均匀的PET，为后续纺丝提供基础；在合成纤维素和PET的接枝共聚物后用二氯甲烷和石油醚沉降进行了提纯再进行纺丝操作，使得接枝共聚物在纺丝液中的溶解性较好，有利于后续的干喷湿纺工艺过程，成功纺制出了长纤维丝。

技术领域

本发明涉及纤维丝技术领域，具体涉及一种由纤维素和PET的接枝聚合物制备的纤维长丝。

背景技术

纤维素及其衍生物是自然界中常用的原料，其应用领域非常广泛。例如二乙酸纤维素（CDA）是纤维素最早商品化的纤维素衍生物之一，具有可降解、韧性好、来源丰富等优点，广泛应用于过滤膜、香烟滤嘴、纺织等领域，经纺丝后得到的CDA纤维，有着一系列的优点，例如手感柔和便于染色等，但是其也具有缺点，如强度低耐磨性差，因此限制了CDA纤维的发展和应用。

聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）分子链高度对称，具有很强的结晶能力，PET有卓越的电绝缘性和耐化学腐蚀性，且纤维强度高耐磨性好。这些良好的性能使PET广泛使用于服饰纺织、外包装以及制备特种薄膜等领域，但是PET本身也存在着结晶速率低及不可降解等不足，限制了其进一步发展和应用。

基于以上两点，用PET接枝改性纤维素可以结合两种材料的优点，改善纤维的低强度和耐磨性差的缺点，同时利用纤维可以降解的优点，可以减少PET的使用量，减轻环境污染。

专利CN201711391761.4公开了一种CDA-g-PET纤维膜及其制备方法，但是其采用静电纺工艺，一般得到的是微观上直径为纳/微米级别的纤维丝组成的膜材料。此外，通过熔融纺丝制备时，CDA-g-PET接枝共聚物在进行熔融时容易发生氧化分解，很难进行熔融纺丝，不易得到性能优良的CDA-g-PET长纤维。

因此，为了得到复合长纤维，同时具有优良的抗拉断强度和吸水能力，是目前需要解决的问题。

发明内容

为解决现有技术中由纤维素和PET的接枝聚合物在制成长纤维过程中存在中间产品收率低、得到长纤维难度大、纤维抗断裂强度低或吸水率低的问题，本发明提供一种由纤维素和PET的接枝聚合物制备的纤维长丝，并提供其制备方法，采用干喷湿纺法成功制备出长纤维丝，纤维丝具有较高的吸水率和较大的抗断裂强度。

为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：

本发明第一方面提供了一种由纤维素和PET的接枝聚合物制备的纤维长丝的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备单端羟基的PET：将对苯二甲酸和乙二醇按摩尔比为1:1.2-1.6混合，加入选自间甲基苯甲酸或对甲基苯甲酸中的至少一种作为封端剂、酯化催化剂和热稳定剂，对苯二甲酸和乙二醇发生酯化反应和缩聚反应，得到单端羟基化的PET；

（2）制备纤维素和PET的接枝聚合物：将步骤（1）中单端羟基化的PET溶于四氯乙烷中，加入离子液体、二异氰酸酯和有机锡化合物催化剂，得到端异氰酸酯预聚物的四氯乙烷溶液；将纤维素和/或其衍生物溶解于四氯乙烷溶液中，加入到上述端异氰酸酯预聚物的四氯乙烷溶液中，两者反应后，对产物进行提纯，用二氯甲烷和石油醚沉降，获得固体产物，干燥后得到提纯的纤维素和PET的接枝共聚物；

（3）制备纺丝溶液：将纤维素和PET的接枝共聚物溶于溶剂中，得到无气泡的均匀纺丝溶液；

（4）以干喷湿纺法进行纺丝：将纺丝液通过孔径为0.1-0.5mm的喷丝板挤出，计量泵挤出速度为6-9m/min，经3-10cm的空气段后进入凝固浴，第一锟牵伸速率为5-30m/min得到纤维长丝。