一种莱赛尔纤维无纺布及其制备方法与流程

本发明涉及纤维，具体涉及一种莱赛尔纤维无纺布及其制备方法。背景技术：1、莱赛尔纤维便是一种新型环保的纤维素纤维，其制备过程通常是将原料即天然纤维素溶解在有机溶剂n-甲基吗啉-n-氧化物中，制备出纤维素浆粕，然后经干湿纺丝法纺丝，后经低温水浴等体系凝固成型，再经一系列吹风冷却、上油、拉伸、卷绕成型等工序制备而成，其制备过程简便，溶剂无毒且可回收，不会产生环境污染问题，且其原料取自天然纤维素，来源广泛，因而通常将莱赛尔纤维称之为“绿色纤维”；2、然而，莱赛尔纤维及其织物极易被点燃燃烧，其极限氧指数值较低，是一种可燃的纤维，这一主要缺点严重限制了莱赛尔纤维在具有火灾风险敏感性的场所的适用性，同时由于莱赛尔纤维及其织物在湿态下，受到机械外力的摩擦作用后，在原纤维的表面上会分离出细小的沿纤维轴向劈裂的原纤，容易使织物纱线表面产生毛羽，这种原纤化现象会给莱赛尔织物的使用带来不良的影响，例如，在染整加工过程中，容易产生死折痕、擦伤、霜白等疵病，或者家庭洗涤过程中，发生原纤化从而影响织物的外观。技术实现思路1、本发明的目的在于提供一种莱赛尔纤维无纺布及其制备方法，解决了现有莱赛尔纤维无纺布阻燃性能差和易原纤化的问题。2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：3、一种莱赛尔纤维无纺布通过如下步骤制得：步骤s1：称取如下重量份原料：20-30份纤维素浆粕、4-6份改性纤维素、150-180份n-甲基吗啉-n-氧化物溶液、1-2份抗氧化剂、12-15份交联浸润剂、2-4份磷酸钠、140-150份乙醇和30-40份水，n-甲基吗啉-n-氧化物溶液质量分数为50％；4、步骤s2：将纤维素浆粕、改性纤维素、抗氧化剂和n-甲基吗啉-n-氧化物溶液混合，制得纺丝原液，将纺丝原液加入纺丝熔喷设备中，纺丝，熔喷，成网，淋洗，制得未浸润无纺布；5、步骤s3：将交联浸润剂、磷酸钠、乙醇和水混合，制得交联浸润液，在温度为70℃条件下，将未浸润无纺布浸泡于交联浸润液中，浸泡30-40min，用轧车二浸二扎，轧余率控制为80％，取出，水洗，80℃预烘，140℃焙烘，制得一种莱赛尔纤维无纺布。6、所述改性纤维素通过如下步骤制得：7、步骤a1：将纤维素与去离子水混合并超声分散，在避光，温度为50-60℃条件下加入高碘酸钠，静置反应3-4h，降至室温，加入乙二醇，继续反应1-2h，制得醛化纤维素；8、高碘酸钠摩尔浓度为1.5mol/l，纤维素、高碘酸钠和乙二醇用量比为6-8g：50-60ml：6ml；9、步骤a1反应过程中，将纤维素和去离子水混合并超声分散，其再与高碘酸钠反应，由于高碘酸钠的强氧化性，使得纤维素中葡萄糖单元中c2-c3邻位的仲羟基选择性氧化为醛基，再加入乙二醇与高碘酸钠反应从而终止反应，制得醛化纤维素；10、步骤a2：将2-丙烯酰胺和去离子水混合，在氮气保护，搅拌速率为120-150rpm，温度为60℃条件下，搅拌并加入巯基乙胺和过硫酸铵，反应8-10h，制得端氨基聚丙烯酰胺，将氧化石墨烯、异佛尔酮二异氰酸酯和n，n-二甲基甲酰胺混合并超声分散，在氮气保护，搅拌速率为240-300rpm，温度为80℃条件下反应24h，加入端氨基聚丙烯酰胺，继续反应24h，制得接枝氧化石墨烯；11、2-丙烯酰胺、巯基乙胺和过硫酸铵用量比为0.1-0.15mol：0.01-0.015mol：0.005mol；氧化石墨烯、异佛尔酮二异氰酸酯和端氨基聚丙烯酰胺用量比为2g：0.02-0.03mol：8-10g；12、步骤a2反应过程中，在去离子水中，2-丙烯酰胺在引发剂过硫酸铵的作用下发生聚合，并通过巯基和双键的反应进行封端，制得端氨基聚丙烯酰胺，在n，n-二甲基甲酰胺中，氧化石墨烯中羟基与异佛尔酮二异氰酸酯异氰酸酯基反应，形成氨甲基酸酯基团，使得氧化石墨烯表面含有异氰酸酯基团，其再与端氨基聚丙烯酰胺中端氨基反应，形成脲基，将丙烯酰胺接枝于氧化石墨烯上，制得接枝氧化石墨烯；13、步骤a3：将三氟乙酸、三乙基硅烷、接枝氧化石墨烯和乙腈混合，在搅拌速率为120-150rpm，温度为110℃条件下，搅拌并加入醛化纤维素，反应18h，加入乙酸酐，降温至35℃，继续反应0.5-1h，制得改性纤维素；14、三氟乙酸、三乙基硅烷、接枝氧化石墨烯、乙腈、醛化纤维素和乙酸酐用量比为60-70ml：50ml：2g：300ml：6-8g：30-40ml；15、步骤a3反应过程中，在乙腈中，醛化纤维素中醛基与接枝氧化石墨烯中酰胺在三氟乙酸和三乙基硅烷作用下发生n-还原烷基化反应，其中醛基先与酰胺发生脱水缩合形成缩醛胺，再经过还原加氢变为胺基，制得纤维素氧化石墨烯体系，再加入乙酸酐，醛化纤维素中羟基再在三氟乙酸的催化下与乙酸酐发生乙酰化反应，制得改性纤维素；16、所述交联浸润剂通过如下步骤制得：17、步骤b1：将2-氯-4.6-二氨基-1.3.5-均三嗪、二(三甲基硅基)氨基钠和四氢呋喃混合，在氮气保护、搅拌速率为90-120rpm，室温条件下，搅拌并加入二碳酸二叔丁酯，反应16-18h，制得中间体1，将中间体1、硫氢化钠和无水乙醇混合，在搅拌速率为90-120rpm，温度为85℃条件下，反应8h，制得中间体2，将中间体2和四氢呋喃混合，在搅拌速率为90-120rpm，室温条件下，加入双氧水，反应0.5-1h，制得中间体3；18、2-氯-4.6-二氨基-1.3.5-均三嗪、二(三甲基硅基)氨基钠和二碳酸二叔丁酯用量比为0.02mol：0.04-0.05mol：0.04-0.05mol；中间体1和硫氢化钠用量比为0.02mol：1.2-1.4g；双氧水质量浓度为30％，中间体2和双氧水用量比为0.02mol：1.5-1.6g；19、步骤b1反应过程中，在四氢呋喃中，2-氯-4.6-二氨基-1.3.5-均三嗪中氨基在二(三甲基硅基)氨基钠的作用下与二碳酸二叔丁酯反应，形成了双boc保护氨基的中间体1，中间体1中氯在无水乙醇与硫氢化钠反应生成巯基，制得中间体2，在四氢呋喃中，中间体2中巯基在双氧水作用下发生缩合，形成二硫键，制得中间体3；20、步骤b2：将中间体3、叔丁基二甲硅基三氟甲磺酸酯和二氯甲烷混合，在搅拌速率为120-150rpm，室温条件下反应6h，制得中间体4，将中间体4、对羟基苯甲醛和四氢呋喃混合，在氮气保护，搅拌速率为120-150rpm，温度为50℃条件下，反应4-6h，再加入dopo，升温至60℃，反应12h，制得中间体5；21、中间体3、叔丁基二甲硅基三氟甲磺酸酯和二氯甲烷用量比为0.01mol：0.01mol：120ml；中间体4、对羟基苯甲醛和dopo用量比为0.01mol：0.04-0.05mol：0.04-0.05mol；22、步骤b2反应过程中，先使用叔丁基二甲硅基三氟甲磺酸酯和二氯甲烷体系对中间体3进行boc脱保护，形成伯胺，其再与对羟基苯甲醛中醛基反应，形成亚胺键，再加入dopo，dopo中p-h键与亚胺键反应，使得dopo接枝于中间体4中，制得中间体5；23、步骤b3：将中间体5、三乙胺和四氢呋喃混合，在搅拌速率为80-120rpm，室温条件下，搅拌并加入丙烯酰氯，反应12h，制得交联浸润剂；24、中间体5、三乙胺和丙烯酰氯用量比为0.01mol：5g：0.08-0.1mol；25、步骤b3反应过程中，在四氢呋喃中，中间体5中羟基与丙烯酰氯中酰氯反应，形成酯基，制得交联浸润剂；26、本发明的有益效果：本发明公开了一种莱赛尔纤维无纺布及其制备方法，通过在莱赛尔纤维无纺布制备过程中加入改性纤维素，并通过浸润方法对其进行后处理，制得莱赛尔纤维无纺布，使其具有较好的阻燃性能和抗原纤化能力；通过聚丙烯酰胺接枝的氧化石墨烯与醛化纤维素混合并通过化学键连接，同时纤维素中羟基被乙酰化，制得改性纤维素，将改性纤维素中基材共混后，由于乙酰基的空间位阻效应，使其不利于纤维素分子的取向和结晶，同时由于羟基的减少，降低了大分子纤维素之间的聚集，使得纤维素分子在纺丝凝固成型过程中的结晶度降低，改善了其无定型区的分子结构，降低了莱赛尔纤维的取向性，从而使得莱赛尔纤维无纺布的原纤化能力减弱，同时由于改性纤维素中还以化学键连接有聚丙烯酰胺接枝的氧化石墨烯，其不仅保证了氧化石墨烯在基材中的分散，同时由于聚丙烯酰胺链段的存在，其可以增加纤维非晶区的结合力，减少纤维素之间氢键的形成，破坏纤维素结晶单元的规则排列，从而增强了纤维的抗原纤化能力，并且由于氧化石墨烯的本身性质，使其可以在一定程度上改善莱赛尔纤维的力学性能；通过对2-氯-4.6-二氨基-1.3.5-均三嗪巯基化并使其自缩合，制得含有二硫键的中间体3，中间体3脱boc保护后与对羟基苯甲醛反应，并引入dopo，制得中间体5，中间体5再与丙烯酰氯反应，制得以三嗪类化合物为基体，含有二硫键、dopo阻燃基团和多双键的交联浸润剂，将无纺布浸泡于交联浸润液中，在催化剂磷酸钠的作用下，交联浸润剂中双键与纤维素羟基发生反应，交联形成醚键，使得纤维素大分子链之间相互交联，使得纤维素之间的相互作用增强，从而起到增加纤维横向结合力的作用，抑制其原纤化的发生，从而使得莱赛尔纤维无纺布具有良好的抗原纤化能力，而由于交联浸润剂是以三嗪类化合物为基体并含有二硫键和dopo基团，其可以形成氮-磷-硫阻燃体系，在发生燃烧情况时，交联浸润剂受热分解放出硫自由基，从而在燃烧初期有效地捕获自由基，延缓链式反应的进行，促进纤维快速成碳，并在磷元素的作用下形成稳定致密的碳层，同时硫元素和氮元素燃烧生成的含硫、含氮的不燃气体也能够起到稀释可燃气体阻断燃烧的作用，从而赋予莱赛尔纤维无纺布良好的阻燃性能；