本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)再生纖維素纖維長絲的工藝，更具體地說，本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)纖維素氨基甲酸酯纖維長絲的工藝，屬于纖維素氨基甲酸酯纖維生產(chǎn)
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：纖維素纖維是以自然界中不斷再生的天然纖維為原料制成的化學纖維?，F(xiàn)今纖維素纖維的生產(chǎn)主要為粘膠法，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品為粘膠纖維。粘膠纖維為再生纖維素纖維的一種，是最早投入工業(yè)化生產(chǎn)的化學纖維之一。粘膠纖維的吸濕性好，穿著舒適，可紡性優(yōu)良，常與棉、毛或各種合成纖維混紡、交織、用于各類服裝及裝飾用紡織品。采用不同的原料和紡絲工藝制備出的高強力粘膠纖維，可用于輪胎簾子線、運輸帶等工業(yè)用品。目前我國是粘膠纖維第一生產(chǎn)大國，但目前國內(nèi)纖維素纖維絕大部分還是按照傳統(tǒng)的老工藝生產(chǎn)，包括浸漬、壓榨、粉碎、老化、黃化、溶解、熟成、過濾、脫泡等工序制成粘膠，再由濕法紡絲制成粘膠纖維。在粘膠纖維傳統(tǒng)工藝中，纖維素的黃化過程要耗費大量的二硫化碳，而在紡絲階段還排放出相當份額的硫化氫和無法回收的二硫化碳，給環(huán)境會造成了相當大的污染。另外，傳統(tǒng)粘膠法成本高，生產(chǎn)工藝耗時長，導(dǎo)致花費大，生產(chǎn)效率卻不高。因此，近年來對粘膠纖維工藝的研究逐漸轉(zhuǎn)向環(huán)境友好型以及能夠提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本的新型工藝上來，并產(chǎn)生了一些新的成型技術(shù)。由于纖維素基本單元有三個羥基，很容易形成分子內(nèi)和分子間氫鍵，結(jié)晶度很高，所以纖維素很難溶于一般的無機和有機溶劑中，需要采用特殊的溶劑或?qū)⑵溲苌男院蟛疟阌诩庸づc利用。纖維素衍生化主要包括酯化、醚化和接枝共聚反應(yīng)等。其中，纖維素與尿素反應(yīng)生成纖維素氨基甲酸酯，過程較為簡單，可紡性良好，對環(huán)境污染小，所得的纖維織物性能優(yōu)良，而且尿素來源豐富且無毒，價格也比較便宜，反應(yīng)產(chǎn)物纖維素氨基甲酸酯性質(zhì)穩(wěn)定，能夠在常溫常濕環(huán)境下儲存很長時間。國家知識產(chǎn)權(quán)局于2014.10.1公開了一件公開號為CN104072622A，名稱為“纖維素氨基甲酸酯的制備及其低溫溶解紡絲方法”的發(fā)明，該發(fā)明公開了一種纖維素氨基甲酸酯的制備及其低溫溶解紡絲方法，將纖維素加入到氫氧化鈉溶液，攪拌均勻并浸泡，然后將纖維素取出水洗至中性，得到堿化纖維素，加入尿素，攪拌均勻，放入烘箱中加熱、反應(yīng)并干燥，得到纖維素氨基甲酸酯，將纖維素氨基甲酸酯粉碎成粉末加入到混合釜中，并加入氫氧化鈉、硫脲、去離子水的復(fù)合溶劑，攪拌混合均勻；混合釜中的原料在擠出、脫泡、過濾后由噴絲板的噴絲孔噴出，依次進入第一凝固浴槽和第二凝固浴槽中凝固成固體，再經(jīng)過水槽水洗后通過紡絲組件拉伸、纏繞成纖維素氨基甲酸酯纖維。上述發(fā)明公開了纖維素與尿素作為原料制備纖維素氨基甲酸酯，然后再制備纖維素氨基甲酸酯溶液，最后紡絲的全部過程。但是，該過程并適合應(yīng)用于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，制備的紡絲原液可紡性較差，紡絲工藝沒有經(jīng)過相應(yīng)優(yōu)化，也導(dǎo)致最終產(chǎn)品性能不佳。國家知識產(chǎn)權(quán)局于2009.12.9公開了一件公開號為CN101597336，名稱為“纖維素氨基甲酸酯的微波合成方法”的發(fā)明，該發(fā)明公開了一種微波加熱合成纖維素氨基甲酸酯的技術(shù)。其方法是首先將纖維素浸泡在尿素水溶液中使其充分吸附尿素，并過濾、干燥得到纖維素/尿素的均勻混合物。然后將纖維素/尿素混合物置于微波爐中加熱反應(yīng)制得纖維素氨基甲酸酯。本發(fā)明所提供的纖維素氨基甲酸酯合成技術(shù)無溶劑污染，不需要加入有機溶劑和任何催化劑，反應(yīng)速度快，能耗低。所合成的纖維素氨基甲酸酯產(chǎn)物于-10～5℃范圍內(nèi)在6～10wt%NaOH水溶液中具有良好的溶解性，可制備出穩(wěn)定、透明且適合于工業(yè)紡絲和制膜的濃溶液。國家知識產(chǎn)權(quán)局于2012.9.26公開了一件公開號為CN102691125A，名稱為“一種由纖維素氨基甲酸酯制備再生纖維素纖維的方法”的發(fā)明，該發(fā)明涉及一種由纖維素氨基甲酸酯制備再生纖維素纖維的方法，該方法是以一種溶劑組合物來溶解纖維素氨基甲酸酯，溶劑組合物為含有6～10wt%的氫氧化鈉、0.1～3wt%氧化鋅的水溶液。將一定量的纖維素氨基甲酸酯均勻分散于該溶劑組合物中，低溫條件下冷凍至-10℃以下，取出在不高于50℃的條件下解凍，進行濕法紡絲，絲條經(jīng)過凝固、水洗、干燥后得到再生纖維素纖維。該方法解決了以往工藝中纖維素氨基甲酸酯溶解困難及溶液不穩(wěn)定這兩大難題，具有很高的工業(yè)化應(yīng)用價值。國家知識產(chǎn)權(quán)局于2014.8.13公開了一件公開號為CN103980368A，名稱為“一種液固相反應(yīng)制備纖維素氨基甲酸酯的方法”的發(fā)明，該發(fā)明利用纖維素漿粕或者經(jīng)過活化處理的纖維素漿粕和尿素為原料，在二甲基甲酰胺(DMF)或者二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基亞砜(DMSO)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)等高沸點非質(zhì)子和強極性溶劑中進行酯化反應(yīng)合成纖維素氨基甲酸酯。液固相反應(yīng)法制備纖維素氨基甲酸酯過程中，選用溶劑毒性小、易回收，使制備過程簡便、環(huán)保、安全和可控，制得纖維素氨基甲酸酯能溶解在NaOH溶液中形成良好穩(wěn)定的溶液，可用于再生纖維素纖維或膜等的制備。上述三件專利都涉及整個纖維素氨基甲酸酯纖維生產(chǎn)中的某些環(huán)節(jié)和步驟，但是都沒有涉及到整個工藝過程，無法實現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有生產(chǎn)纖維素氨基甲酸酯纖維的工藝無法適應(yīng)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的問題，提供一種生產(chǎn)纖維素氨基甲酸酯纖維長絲的工藝，該方法適合工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，制備的紡絲原液可紡性好，最終產(chǎn)品性能好。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，其具體的技術(shù)方案如下：一種生產(chǎn)纖維素氨基甲酸酯纖維長絲的工藝，其特征在于：包括以下工藝步驟：A、纖維素的活化先將纖維素加入到氫氧化鈉溶液中浸泡，使其活化，然后水洗得到活化纖維素；B、纖維素氨基甲酸酯的制備向活化纖維素中加入尿素和惰性溶劑，然后對其加熱，進行酯化反應(yīng)，得到纖維素氨基甲酸酯；C、纖維素氨基甲酸酯溶液的制備將纖維素氨基甲酸酯加入到氫氧化鈉與氧化鋅的溶液中，在-5～-15℃下冷凍反應(yīng)3～6h，反應(yīng)完成后，升至常溫得到纖維素氨基甲酸酯溶液，即紡絲原液；D、紡絲將步驟C中的紡絲原液通過濕法紡絲制成纖維素氨基甲酸酯纖維長絲。本發(fā)明在步驟A中，所述的纖維素為聚合度為500～900的竹漿。本發(fā)明在步驟A中，所述的氫氧化鈉溶液的質(zhì)量濃度為16～20%，纖維素與氫氧化鈉溶液的固液比為1:(4～6)。本發(fā)明在步驟A中，所述的浸泡的溫度為5～15℃，浸泡時間為4～8h。本發(fā)明在步驟B中，所述的尿素為質(zhì)量濃度20～40%的尿素溶液，尿素與活化纖維素的質(zhì)量比為(2～4):1。本發(fā)明在步驟B中，所述的惰性溶劑為N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)，惰性溶劑與活化纖維素的體積質(zhì)量比為(5～10):1。本發(fā)明在步驟B中，所述的加熱的溫度為140～160℃，加熱反應(yīng)時間為1～3h。本發(fā)明在步驟C中，所述的氫氧化鈉與氧化鋅的溶液中，氫氧化鈉的質(zhì)量濃度為8～12%，氧化鋅的質(zhì)量濃度為1～3%，溶解得到的纖維素氨基甲酸酯溶液的質(zhì)量濃度為6～8%。本發(fā)明在步驟D中，所述的紡絲過程中，凝固浴的組成及配比為Na2SO4230～245g/L，ZnSO48～12g/L，H2SO4110～140g/L。本發(fā)明帶來的有益技術(shù)效果：1、本發(fā)明解決了現(xiàn)有生產(chǎn)纖維素氨基甲酸酯纖維的工藝無法適應(yīng)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的問題。本發(fā)明提供一種生產(chǎn)纖維素氨基甲酸酯纖維長絲的工藝，通過特定的工藝步驟和工藝參數(shù)，形成一個完成度較高的完整纖維素氨基甲酸酯纖維長絲生產(chǎn)過程，制備的紡絲原液可紡性好，最終產(chǎn)品性能好，非常適合工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，兼顧生產(chǎn)成本、生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。2、本發(fā)明優(yōu)選的，在步驟A中的纖維素為聚合度為500～900的竹漿。上述原料以及聚合度范圍的選擇能夠使得最后纖維產(chǎn)品的力學強度大。3、本發(fā)明優(yōu)選的，在步驟A中的氫氧化鈉溶液的質(zhì)量濃度為16～20%，纖維素與氫氧化鈉溶液的固液比為1:(4～6)。上述特定工藝參數(shù)的選擇能夠保證纖維素活化均勻及活化后纖維素的聚合度能滿足纖維的強度要求，且保證具有足夠的堿濃度。4、本發(fā)明優(yōu)選的，在步驟A中的浸泡的溫度為5～15℃，浸泡時間為4～8h。為了配合原料的聚合度范圍，上述溫度和時間的選擇能使纖維素的聚合度降低到適宜的范圍，利于纖維素氨基甲酸酯的溶解。5、本發(fā)明優(yōu)選的，在步驟B中的尿素為質(zhì)量濃度20～40%的尿素溶液，尿素與活化纖維素的質(zhì)量比為(2～4):1。上述特定的工藝參數(shù)范圍選擇能夠使合成的纖維素氨基甲酸酯具有合適的含氮量（2～4%）。6、本發(fā)明優(yōu)選的，在步驟B中的惰性溶劑為N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)，惰性溶劑與活化纖維素的體積質(zhì)量比為(5～10):1。DMAc溶劑對纖維素具有一定的活化作用，利于纖維素與尿素反應(yīng)，且水與DMAc具有較低的共沸點，升溫過程能較快的除去水，削弱纖維素分子內(nèi)與分子間的氫鍵作用，加快酯化反應(yīng)的進行。7、本發(fā)明優(yōu)選的，在步驟B中的加熱的溫度為140～160℃，加熱反應(yīng)時間為1～3h。上述特定的加熱溫度和加熱反應(yīng)時間能夠保證加熱快速、均勻，降低反應(yīng)過程的能耗。8、本發(fā)明優(yōu)選的，在步驟C中的氫氧化鈉與氧化鋅的溶液中，氫氧化鈉的質(zhì)量濃度為8～12%，氧化鋅的質(zhì)量濃度為1～3%，溶解得到的纖維素氨基甲酸酯溶液的質(zhì)量濃度為6～8%。上述特定工藝參數(shù)范圍的選擇能夠保證纖維素氨基甲酸酯的溶解度較高，可提高纖維素氨基甲酸酯的溶解性和穩(wěn)定性，且此濃度纖維素氨基甲酸酯溶液具有較好的可紡性。9、本發(fā)明優(yōu)選的，在步驟D中的紡絲過程中，凝固浴的組成及配比為Na2SO4230～245g/L，ZnSO48～12g/L，H2SO4110～140g/L。上述特定的工藝參數(shù)范圍的選擇是針對纖維素氨基甲酸酯溶液（紡絲原液）進行優(yōu)化的，纖維素氨基甲酸酯能夠快速成型，最終長絲產(chǎn)品的性能更好。具體實施方式實施例1一種生產(chǎn)纖維素氨基甲酸酯纖維長絲的工藝，包括以下工藝步驟：A、纖維素的活化先將纖維素加入到氫氧化鈉溶液中浸泡，使其活化，然后水洗得到活化纖維素；B、纖維素氨基甲酸酯的制備向活化纖維素中加入尿素和惰性溶劑，然后對其加熱，進行酯化反應(yīng)，得到纖維素氨基甲酸酯；C、纖維素氨基甲酸酯溶液的制備將纖維素氨基甲酸酯加入到氫氧化鈉與氧化鋅的溶液中，在-15℃下冷凍反應(yīng)3h，反應(yīng)完成后，升至常溫得到纖維素氨基甲酸酯溶液，即紡絲原液；D、紡絲將步驟C中的紡絲原液通過濕法紡絲制成纖維素氨基甲酸酯纖維長絲。經(jīng)上述工藝制備得到的纖維素氨基甲酸酯纖維長絲性能相近于粘膠纖維長絲，能滿足粘膠纖維長絲的使用要求，而且無殘硫，染色均勻度比粘膠纖維長絲好。此外，纖維素氨基甲酸酯纖維長絲的生產(chǎn)過程不使用CS2，不產(chǎn)生SO2、H2S等有毒有害氣體，比粘膠纖維綠色環(huán)保。本工藝制備得到的纖維素氨基甲酸酯纖維長絲的指標參數(shù)與粘膠纖維長絲的指標參數(shù)見表1。表1項目纖維素氨基甲酸酯纖維粘膠纖維干斷裂強度≥1.651.70干斷裂伸長率≥19%18%干斷裂伸長變異系數(shù)≤8.0%10%線密度偏差±2.0±2.5線密度變異系數(shù)≤3.0%3.0%單絲根數(shù)偏差≤3.03.0%殘硫量(mg/100g)≤010染色均勻度(灰卡級)≥43實施例2一種生產(chǎn)纖維素氨基甲酸酯纖維長絲的工藝，包括以下工藝步驟：A、纖維素的活化先將纖維素加入到氫氧化鈉溶液中浸泡，使其活化，然后水洗得到活化纖維素；B、纖維素氨基甲酸酯的制備向活化纖維素中加入尿素和惰性溶劑，然后對其加熱，進行酯化反應(yīng)，得到纖維素氨基甲酸酯；C、纖維素氨基甲酸酯溶液的制備將纖維素氨基甲酸酯加入到氫氧化鈉與氧化鋅的溶液中，在-5℃下冷凍反應(yīng)6h，反應(yīng)完成后，升至常溫得到纖維素氨基甲酸酯溶液，即紡絲原液；D、紡絲將步驟C中的紡絲原液通過濕法紡絲制成纖維素氨基甲酸酯纖維長絲。實施例3一種生產(chǎn)纖維素氨基甲酸酯纖維長絲的工藝，包括以下工藝步驟：A、纖維素的活化先將纖維素加入到氫氧化鈉溶液中浸泡，使其活化，然后水洗得到活化纖維素；B、纖維素氨基甲酸酯的制備向活化纖維素中加入尿素和惰性溶劑，然后對其加熱，進行酯化反應(yīng)，得到纖維素氨基甲酸酯；C、纖維素氨基甲酸酯溶液的制備將纖維素氨基甲酸酯加入到氫氧化鈉與氧化鋅的溶液中，在-10℃下冷凍反應(yīng)4.5h，反應(yīng)完成后，升至常溫得到纖維素氨基甲酸酯溶液，即紡絲原液；D、紡絲將步驟C中的紡絲原液通過濕法紡絲制成纖維素氨基甲酸酯纖維長絲。實施例4一種生產(chǎn)纖維素氨基甲酸酯纖維長絲的工藝，包括以下工藝步驟：A、纖維素的活化先將纖維素加入到氫氧化鈉溶液中浸泡，使其活化，然后水洗得到活化纖維素；B、纖維素氨基甲酸酯的制備向活化纖維素中加入尿素和惰性溶劑，然后對其加熱，進行酯化反應(yīng)，得到纖維素氨基甲酸酯；C、纖維素氨基甲酸酯溶液的制備將纖維素氨基甲酸酯加入到氫氧化鈉與氧化鋅的溶液中，在-8℃下冷凍反應(yīng)5h，反應(yīng)完成后，升至常溫得到纖維素氨基甲酸酯溶液，即紡絲原液；D、紡絲將步驟C中的紡絲原液通過濕法紡絲制成纖維素氨基甲酸酯纖維長絲。實施例5在實施例1-4的基礎(chǔ)上：優(yōu)選的，在步驟A中，所述的纖維素為聚合度為500的竹漿。優(yōu)選的，在步驟A中，所述的氫氧化鈉溶液的質(zhì)量濃度為16%，纖維素與氫氧化鈉溶液的固液比為1:4。優(yōu)選的，在步驟A中，所述的浸泡的溫度為5℃，浸泡時間為4h。實施例6在實施例1-4的基礎(chǔ)上：優(yōu)選的，在步驟A中，所述的纖維素為聚合度為900的竹漿。優(yōu)選的，在步驟A中，所述的氫氧化鈉溶液的質(zhì)量濃度為20%，纖維素與氫氧化鈉溶液的固液比為1:6。優(yōu)選的，在步驟A中，所述的浸泡的溫度為15℃，浸泡時間為8h。實施例7在實施例1-4的基礎(chǔ)上：優(yōu)選的，在步驟A中，所述的纖維素為聚合度為800的竹漿。優(yōu)選的，在步驟A中，所述的氫氧化鈉溶液的質(zhì)量濃度為18%，纖維素與氫氧化鈉溶液的固液比為1:5。優(yōu)選的，在步驟A中，所述的浸泡的溫度為10℃，浸泡時間為6h。實施例8在實施例1-4的基礎(chǔ)上：優(yōu)選的，在步驟A中，所述的纖維素為聚合度為650的竹漿。優(yōu)選的，在步驟A中，所述的氫氧化鈉溶液的質(zhì)量濃度為19%，纖維素與氫氧化鈉溶液的固液比為1:5.5。優(yōu)選的，在步驟A中，所述的浸泡的溫度為7℃，浸泡時間為7h。實施例9在實施例1-4的基礎(chǔ)上：優(yōu)選的，在步驟B中，所述的尿素為質(zhì)量濃度20%的尿素溶液，尿素與活化纖維素的質(zhì)量比為2:1。優(yōu)選的，在步驟B中，所述的惰性溶劑為N,N-二甲基乙酰胺，惰性溶劑與活化纖維素的體積質(zhì)量比為5:1。優(yōu)選的，在步驟B中，所述的加熱的溫度為140℃，加熱反應(yīng)時間為1h。實施例10在實施例1-4的基礎(chǔ)上：優(yōu)選的，在步驟B中，所述的尿素為質(zhì)量濃度40%的尿素溶液，尿素與活化纖維素的質(zhì)量比為4:1。優(yōu)選的，在步驟B中，所述的惰性溶劑為N,N-二甲基乙酰胺，惰性溶劑與活化纖維素的體積質(zhì)量比為10:1。優(yōu)選的，在步驟B中，所述的加熱的溫度為160℃，加熱反應(yīng)時間為3h。實施例11在實施例1-4的基礎(chǔ)上：優(yōu)選的，在步驟B中，所述的尿素為質(zhì)量濃度30%的尿素溶液，尿素與活化纖維素的質(zhì)量比為3:1。優(yōu)選的，在步驟B中，所述的惰性溶劑為N,N-二甲基乙酰胺，惰性溶劑與活化纖維素的體積質(zhì)量比為7.5:1。優(yōu)選的，在步驟B中，所述的加熱的溫度為150℃，加熱反應(yīng)時間為2h。實施例12在實施例1-4的基礎(chǔ)上：優(yōu)選的，在步驟B中，所述的尿素為質(zhì)量濃度25%的尿素溶液，尿素與活化纖維素的質(zhì)量比為3.5:1。優(yōu)選的，在步驟B中，所述的惰性溶劑為N,N-二甲基乙酰胺，惰性溶劑與活化纖維素的體積質(zhì)量比為8:1。優(yōu)選的，在步驟B中，所述的加熱的溫度為145℃，加熱反應(yīng)時間為2.5h。實施例13在實施例1-4的基礎(chǔ)上：優(yōu)選的，在步驟C中，所述的氫氧化鈉與氧化鋅的溶液中，氫氧化鈉的質(zhì)量濃度為8%，氧化鋅的質(zhì)量濃度為1%，溶解得到的纖維素氨基甲酸酯溶液的質(zhì)量濃度為6%。優(yōu)選的，在步驟D中，所述的紡絲過程中，凝固浴的組成及配比為Na2SO4230g/L，ZnSO48g/L，H2SO4110g/L。實施例14在實施例1-4的基礎(chǔ)上：優(yōu)選的，在步驟C中，所述的氫氧化鈉與氧化鋅的溶液中，氫氧化鈉的質(zhì)量濃度為12%，氧化鋅的質(zhì)量濃度為3%，溶解得到的纖維素氨基甲酸酯溶液的質(zhì)量濃度為8%。優(yōu)選的，在步驟D中，所述的紡絲過程中，凝固浴的組成及配比為Na2SO4245g/L，ZnSO412g/L，H2SO4140g/L。實施例15在實施例1-4的基礎(chǔ)上：優(yōu)選的，在步驟C中，所述的氫氧化鈉與氧化鋅的溶液中，氫氧化鈉的質(zhì)量濃度為10%，氧化鋅的質(zhì)量濃度為2%，溶解得到的纖維素氨基甲酸酯溶液的質(zhì)量濃度為7%。優(yōu)選的，在步驟D中，所述的紡絲過程中，凝固浴的組成及配比為Na2SO4237.5g/L，ZnSO410g/L，H2SO4125g/L。實施例16在實施例1-4的基礎(chǔ)上：優(yōu)選的，在步驟C中，所述的氫氧化鈉與氧化鋅的溶液中，氫氧化鈉的質(zhì)量濃度為11%，氧化鋅的質(zhì)量濃度為1.5%，溶解得到的纖維素氨基甲酸酯溶液的質(zhì)量濃度為7.5%。優(yōu)選的，在步驟D中，所述的紡絲過程中，凝固浴的組成及配比為Na2SO4240g/L，ZnSO49g/L，H2SO4120g/L。當前第1頁1 2 3