[发明专利]膨胀纤维素海绵体的制备

说明书

本发明是关于膨胀纤维素海棉体的制备，以及改善纤维素海棉体机械强度的一种更为实用的制备方法。

纤维素海棉体通常是将粘胶、增强纤维和致孔剂混和，注入模具中，经加热使粘胶熟成、再生而制得。致孔剂在熟成、再生过程中被熔融或溶介，导致海棉体孔穴的形成，而增强纤维的作用是提高海棉体的机械强度。

为了提高海棉体的机械强度，首先是需将增强纤维均匀地分散在粘胶之中，其次是使增强纤维与形成海棉体的再生纤维素之间有良好的粘接性能。然而，一般采用的天然增强纤维素，对粘胶溶液亲和性差，天然增强纤维很难均匀地分散在粘胶溶液中，在混入过程中极易发生增强纤维的聚集和结块现象。

针对上述情况，人们采用了在粘胶溶液中加入湿润剂或分散剂，以改善天然增强纤维在粘胶溶液中的浸润性，达到均匀分散之目的。然而，由于上述试剂昂贵、效果欠佳，故不宜采纳;其后，USP    3，131，076提出了以浓氢氧化钠溶液调节粘胶溶液中的游离碱至9～12%，天然增强纤维置于上述溶液中，发生溶胀、随后磺化，从而达到均匀分散之目的。但是该过程需消耗大量的氢氧化钠，当海棉体生成后，又面临处理过量的氢氧化钠，故该法不仅增加了添加氢氧化钠和纤维溶胀的工艺过程，提高了单耗和成本，又增添了三废处理，是不利于工业化生产。

众所周知，天然纤维（棉、亚麻、黄麻和苧麻等）的纤维素葡萄糖单元中的羟基被磺酸钠所取代，则能明显地改善它在稀氢氧化钠溶液中的溶介性能。本发明则采用这一原理，对天然增强纤维进行表面磺化处理，改善它在粘胶溶液中的浸润性，从而介决了天然增强纤维在粘胶溶液中的均匀分散性;与此同时，由于天然增强纤维表面的良好磺化，其组分与粘胶溶液中纤维素磺酸钠实为一致，故形成海棉体的再生纤维素与天然增强纤维有着良好的粘接性能，所得的海棉体则具有优良的机械强度。

本发明的工艺过程是：以不同浓度的氢氧化钠溶液对浆粕与天然增强纤维进行碱处理，制得相应的碱纤维素。一并上述所得的碱纤维素，置于磺化釜内，加入二硫化碳进行真空磺化反应。反应结束浆粕得到了充分磺化，而天然增强纤维仅发生表层磺化。因此，当用稀氢氧化钠溶液溶介，在制得具有高酯化度粘胶溶液的同时，天然增强纤维亦均匀地分散在粘胶溶液之中。将上述粘胶溶液与致孔剂混和，经加热使粘胶熟成与再生，即可制得具有良好机械强度的膨胀纤维素海棉体。

因此，本发明的主要目的是提供一种使天然增强纤维均匀、快速地分散在粘胶溶液中，简易且实用的制备膨胀纤维素海棉体所需浆料的方法。

本发明的另一目的是革除向粘胶溶液中添加浓氢氧化钠溶液和纤维溶胀的工艺过程，从而降低了原材料的单耗和生产成本，减少相应的三废处理。

制备粘胶所需的浆粕可以是木浆，亦可以是棉短绒，其中尤以棉短绒为宜。对浆粕进行碱浸泡的氢氧化钠溶液浓度为18～22%;温度为20℃;时间为1-2小时;其后压榨比控制在2.8～3.0。

采用天然增强纤维可以是：棉、黄麻、亚麻和苧麻等，其中尤以苧麻为宜。对天然增强纤维进行碱浸泡的氢氧化钠溶液浓度为1～10%，更为可取的氢氧化钠溶液浓度为2～6%;温度为20℃;时间为10～30分钟，更为可取的浸泡时间为10～15分钟;其后压榨比控制在2.8～3.0。天然增强纤维的用量为浆粕用量的2.5～15%。

将上述制得的碱纤维素经粉碎后置于磺化釜内，加入二硫化碳的量为浆粕用量的30～60%;反应温度控制在15～35℃;时间为1～2小时进行真空磺化反应。反应结束所得的纤维素磺酸钠溶于1～5%的氢氧化钠溶液中，尤为可取的氢氧化钠溶液浓度为2～4%;制得粘胶溶液中纤维素含量以5～9%为宜，尤为可取的纤维素含量为6～7%。

上述采用的致孔剂可以是硫酸钠，其中尤以芒硝更为可取。其用量是粘胶用量的3～6倍，尤以5～6倍为宜。

将上述粘胶溶液与致孔剂充分混和后，置于两侧备有电极板的加热槽内，首先采用50HZ交流电进行升温、待芒硝致孔剂大部份溶介或熔融后，将其移至芒硝的饱和溶液槽内，继续升温，直至粘胶完全再生为止。用热水洗涤所得的海棉体，洗净残留的芒硝和氢氧化钠，之后经甩干、真空干燥、压缩和切割制得所需的膨胀纤维素海棉体。

由上述方法制得的海棉体具有优良的膨胀性能，经压缩成片状的海棉体，遇水10秒内可膨胀10～15倍，且保持良好的机械强度。倘若向海棉体喷淋阻燃水溶液，具有同样膨胀性能，並待干燥后，该海棉体能达到离火自熄的阻燃效果。

本发明的膨胀纤维素海棉体是电缆穿越甲板或楼层的密封施工材料，亦可作为工业、民用的擦洗工具，其应用范围在U.S.P2，295823中作了详述。