一种海藻酸钙/聚酯复合纤维及其制备方法

技术领域

本发明属于纤维制备技术领域，具体涉及一种海藻酸钙/聚酯复合纤维及其制备方法。

背景技术

海藻纤维是以近海人工养殖或深海捕捞的褐藻类(如海带、巨藻)中提取的海藻酸钙为原料，经过分离和精加工后，利用专有纺丝技术与装备，制备出的具有特殊性能和功能的新型纤维材料。因海藻纤维具有良好的生物降解性、生物相容性、本质自阻燃性、优异的吸水性能、抑菌、防霉等性能，因此，在高档服装、内衣面料和装饰纺织品中的应用，具有很大的潜能。

海藻纤维呈蓬松状态时，本质自阻燃，极限氧指数达45％，但其制成纱线和面料后存在阴燃现象，尤其是在密集态下，其阴燃更加严重。由于阴燃具有隐蔽性，所以易被忽视，但是可燃物发生阴燃后分解出的可燃气体，当可燃气体达到一定的浓度时，在增加风速或火场温度的条件下，阴燃会转化为明火，引起更剧烈的燃烧。与明火相比阴燃会释放出更多有毒气体，使人的健康受损，甚至窒息死亡，严重限制了海藻纤维在纺织面料领域的应用。

现有技术中通过海藻纤维与其他纤维共混的方法改善海藻纤维的阴燃问题，但是均未解决海藻纤维本身的阴燃问题。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供了一种海藻酸钙/聚酯复合纤维及其制备方法。

本发明的第一个方面，提供了一种海藻酸钙/聚酯复合纤维的制备方法，所述方法包括：

制备纺丝原液：将海藻酸钙溶液与聚酯溶液充分搅拌混合，经过滤、脱泡后制成纺丝原液；

湿法纺丝制备海藻酸钙/聚酯复合纤维：将纺丝原液通过湿法纺丝机以一定的喷丝速度进行喷丝，喷丝形成的海藻酸钙/聚酯复合长丝进入第一凝固浴中，进行凝固、牵伸；再将海藻酸钙/聚酯复合长丝放入第二凝固浴中进行交联、牵伸，即得海藻酸钙/聚酯复合纤维。

本发明的第二个方面，提供由上述制备方法制备的海藻酸钙/聚酯复合纤维。

本发明的有益效果在于：

在制备纺丝原液的过程中加入聚酯，使得海藻大分子与聚酯大分子在分子层面上形成共混，因而制备形成的复合纤维在保持原有海藻纤维优良性能的基础上，既可以减少海藻纤维发生阴燃，又可减少聚酯纤维产生熔滴，同时还能提高海藻纤维的强度。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本发明的第一种典型实施方式，提供了一种海藻酸钙/聚酯复合纤维的制备方法，所述方法包括：

制备纺丝原液：将海藻酸钙溶液与聚酯溶液充分搅拌混合，经过滤、脱泡后制成纺丝原液；

湿法纺丝制备海藻酸钙/聚酯复合纤维：将纺丝原液通过湿法纺丝机以一定的喷丝速度进行喷丝，喷丝形成的海藻酸钙/聚酯复合长丝进入第一凝固浴中，进行凝固、牵伸；再将海藻酸钙/聚酯复合长丝放入第二凝固浴中进行交联、牵伸，即得海藻酸钙/聚酯复合纤维。

在一种或多种实施方式中，所述海藻酸钙溶液为海藻酸钙水溶液，所述海藻酸钙水溶液中含有海藻酸钙的质量百分比为2～10％，进一步优选为6％。

在一种或多种实施方式中，所述海藻酸钙的粘度为300～400mPa.S，优选为350mPa.S。

在一种或多种实施方式中，所述聚酯溶液为碱溶性聚酯的水溶液或水溶性聚酯的氢氧化钠溶液，优选为水溶性聚酯的氢氧化钠溶液；

优选的，所述碱溶性聚酯的厂商为：浙江恒逸石化研究院有限公司、中国石化仪征化纤有限公司、宜昌九万聚酯材料有限公司、宜昌中盈合成材料有限公司、洛阳南峰聚酯有限公司、日本钟纺纤维株式会社、韩国SK集团；

优选的，所述水溶性聚酯的厂商为：浙江恒逸石化研究院有限公司、中国石化仪征化纤有限公司、宜昌九万聚酯材料有限公司、宜昌中盈合成材料有限公司、洛阳南峰聚酯有限公司、日本钟纺纤维株式会社、韩国SK集团；

优选的，所述碱溶性聚酯的水溶液的浓度(溶质的质量分数)为5～10％，优选为7％。

优选的，所述水溶性聚酯的氢氧化钠溶液的浓度(溶质的质量分数)为5～10％，优选为7％；氢氧化钠溶液的浓度(溶质的质量分数)为1～5％，优选为3％。

在一种或多种实施方式中，所述海藻酸钙溶液和聚酯碱溶液的质量比为10～80:90～20。

在一种或多种实施方式中，所述海藻酸钙溶液和聚酯碱溶液充分搅拌混合的温度为30～80℃，优选为50℃。

在一种或多种实施方式中，所述湿法纺丝机的喷丝速度为10～80m/min，优选为50m/min。

在一种或多种实施方式中，所述第一凝固浴的成分为氯化钙和盐酸的混合溶液；所述氯化钙的质量分数为3～10％，优选为6％，氯化氢的质量分数为0.1～2％，优选为1％。

在一种或多种实施方式中，所述第一凝固浴的温度为30～80℃，优选为50℃。

在一种或多种实施方式中，所述第一凝固浴中海藻酸钙/聚酯复合长丝的凝固时间为20～40min，优选为30min。

在一种或多种实施方式中，所述第一次牵伸的牵伸比为80～200％，优选为150％。

在一种或多种实施方式中，所述第二凝固浴的成为为质量百分比为0.3～5％的硼酸溶液，优选为3％。

在一种或多种实施方式中，所述第二凝固浴中交联的温度为40～70℃，优选为50℃；交联的时间为10～40min，优选为30min。

在一种或多种实施方式中，所述第二次牵伸的牵伸比为80～200％，优选为100％。

本发明的第二种典型实施方式，提供由上述制备方法制备的海藻酸钙/聚酯复合纤维。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。

实施例1

制备纺丝原液：将粘度350mPa.S的海藻酸钙溶于水中，制备质量百分比为6％的海藻酸钙水溶液；将碱溶性聚酯溶于质量百分比为3％的氢氧化钠溶液中，得到浓度为20％的聚酯碱溶液；将海藻酸钙溶液与聚酯碱溶液按照质量比为80:20的比例在50℃的条件下进行搅拌混合，经过滤、脱泡后制成纺丝原液；

湿法纺丝制备海藻酸钙/聚酯复合纤维：将纺丝原液通过湿法纺丝机以50m/min的喷丝速度进行喷丝，形成海藻酸钙/聚酯复合长丝，复合长丝进入第一凝固浴中，进行凝固和第一次牵伸；第一凝固浴二含有浓度为6％氯化钙和浓度为1％盐酸的混合溶液，凝固的温度为50℃，凝固的时间为：30min；第一次牵伸的牵伸比为150％；再将海藻酸钙/聚酯复合长丝放入第二凝固浴中进行交联和第二次牵伸；第二凝固浴的成为为质量百分比为3％的硼酸溶液，交联的温度为50℃，交联的时间为30min；第二次牵伸的牵伸比100％；经集束牵伸、烘干和热定型后制得海藻酸钙/聚酯复合纤维。

实施例2

制备纺丝原液：将粘度350mPa.S的海藻酸钙溶于水中，制备质量百分比为6％的海藻酸钙水溶液；将碱溶性聚酯溶于质量百分比为3％的氢氧化钠溶液中，得到浓度为20％的聚酯碱溶液；将海藻酸钙溶液与聚酯碱溶液按照质量比为90:10的比例在50℃的条件下进行搅拌混合，经过滤、脱泡后制成纺丝原液；

湿法纺丝制备海藻酸钙/聚酯复合纤维：将纺丝原液通过湿法纺丝机以50m/min的喷丝速度进行喷丝，形成海藻酸钙/聚酯复合长丝，复合长丝进入第一凝固浴中，进行凝固和第一次牵伸；第一凝固浴二含有浓度为6％氯化钙和浓度为1％盐酸的混合溶液，凝固的温度为50℃，凝固的时间为：30min；第一次牵伸的牵伸比为150％；再将海藻酸钙/聚酯复合长丝放入第二凝固浴中进行交联和第二次牵伸；第二凝固浴的成为为质量百分比为3％的硼酸溶液，交联的温度为50℃，交联的时间为30min；第二次牵伸的牵伸比100％；经集束牵伸、烘干和热定型后制得海藻酸钙/聚酯复合纤维。

实施例3

制备纺丝原液：将粘度350mPa.S的海藻酸钙溶于水中，制备质量百分比为6％的海藻酸钙水溶液；将碱溶性聚酯溶于质量百分比为3％的氢氧化钠溶液中，得到浓度为20％的聚酯碱溶液；将海藻酸钙溶液与聚酯碱溶液按照质量比为50:50的比例在50℃的条件下进行搅拌混合，经过滤、脱泡后制成纺丝原液；

湿法纺丝制备海藻酸钙/聚酯复合纤维：将纺丝原液通过湿法纺丝机以50m/min的喷丝速度进行喷丝，形成海藻酸钙/聚酯复合长丝，复合长丝进入第一凝固浴中，进行凝固和第一次牵伸；第一凝固浴二含有浓度为6％氯化钙和浓度为1％盐酸的混合溶液，凝固的温度为50℃，凝固的时间为：30min；第一次牵伸的牵伸比为150％；再将海藻酸钙/聚酯复合长丝放入第二凝固浴中进行交联和第二次牵伸；第二凝固浴的成为为质量百分比为3％的硼酸溶液，交联的温度为50℃，交联的时间为30min；第二次牵伸的牵伸比100％；经集束牵伸、烘干和热定型后制得海藻酸钙/聚酯复合纤维。

实施例1～3中在制备纺丝原液的过程中加入聚酯，使得海藻大分子与聚酯大分子在分子层面上形成共混，因而制备形成的复合纤维在保持原有海藻纤维优良性能的基础上，可以减少海藻纤维发生阴燃。

实施例1～3中制备的海藻酸钙/聚酯复合纤维强度的测定如下：

按GB/T14337-2022《化学纤维短纤维拉伸性能试验方法》，将纤维放置在温度不超过50℃，相对温度10％～25％，放置时间至少30min，取单根纤维在下列参数条件下，在等速伸长型拉伸仪上将纤维拉伸至断裂，从拉伸曲线或数据采集系统是得到试样的断裂强度。

参数条件：

(1)夹持距离：

(2)单位线密度预加张力，干态时选0.060±0.030cN/dtex

(3)拉伸速度：100％名义夹持长度(mm/min)。

结果：实施例1中纤维干断裂强度3.1CN/dtex；

实例2中纤维干断裂强度3.0CN/dtex；

实例3中纤维干断裂强度3.3CN/dtex。