[發(fā)明專利]一種卡拉膠纖維及其復(fù)合纖維的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910129074.4
• 申請日: 2009-03-20
• 公開（公告）號(hào): CN101509152A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏延致;薛志欣;紀(jì)全;孔慶山
• 申請（專利權(quán)）人: 青島大學(xué)
• 主分類號(hào): D01D5/06
• 分類號(hào): D01D5/06;D01D1/02;D01D1/10;D01F9/04;D01F8/18
• 代理公司: 青島高曉專利事務(wù)所
• 代理人: 隋臻瑋

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種新型海藻纖維的制備方法，尤其是涉及一種采用κ-和ι-卡拉膠作為紡絲原料，并添加聚乙烯醇(PVA)、海藻酸鈉，通過濕法紡絲及拉伸熱定型技術(shù)制備卡拉膠纖維及其復(fù)合纖維的方法，屬于高分子材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

纖維材料是人類生活的必需品，也是工業(yè)、交通運(yùn)輸及公共場所的必須材料。生產(chǎn)纖維的基本途徑一方面是來源于土地(棉、麻、毛、絲等天然纖維)，另一方面是來源于石油(合成纖維)。天然纖維由于受到土地資源的制約，不可能無限制地?cái)U(kuò)大種植面積和飼養(yǎng)數(shù)量，而化學(xué)纖維雖然產(chǎn)量大，使用方便，但穿著遠(yuǎn)不如天然纖維舒適，而且化學(xué)纖維工業(yè)原料受到石化資源的制約。為此，人類不得不研究尋找新的纖維材料。

海藻纖維是利用海藻多糖制備的一種天然纖維材料，屬再生資源，具有生物相容性好、生物可降解等特性，是一種良好的環(huán)境友好材料，其制品具有良好的保健和醫(yī)用功能。

目前，國內(nèi)學(xué)者在海藻纖維的制備與應(yīng)用方面做了大量的研究工作，夏延致等通過凝膠紡絲工藝制備了一種強(qiáng)度較高的海藻纖維(CN1986921)，通過調(diào)節(jié)海藻酸鈉中的G鏈段與M鏈段的比例，制備了一種阻燃海藻纖維新材料，具有阻燃、斷裂強(qiáng)度高和生物可降解等特點(diǎn)，可用于通過純紡或混紡的方法制造阻燃紡織品(CN101037814)；潘躍進(jìn)等發(fā)明了一種用甲殼素纖維、海藻纖維和天絲纖維制成的混紡紗線(CN1995512)，產(chǎn)品具有抑菌、消炎、防臭、止癢、護(hù)膚及柔軟滑爽、吸濕透濕、舒適健康的保健作用，制成的混紡紗線及制品為環(huán)保型及可降解性材料；張瑞文等將粘膠活性海藻與海藻酸鈉共混，制得粘膠活性海藻纖維(CN1544727)，具有抗菌、止癢、美容、抗衰老的保健作用。

從以上研究結(jié)果可以看出，目前大多數(shù)的研究集中于由褐藻提取的海藻酸鹽纖維的制備與應(yīng)用研究，而對紅藻多糖-卡拉膠纖維的制備研究則很少涉及。

卡拉膠是從紅藻的角叉菜屬(Chondrus)、麒麟菜屬(Eucheuma)、杉藻屬(Gigartina)及沙菜屬(Hypnea)等品種海藻中提取的海藻多糖的統(tǒng)稱，是世界三大海藻膠工業(yè)產(chǎn)品(瓊膠、卡拉膠、褐藻膠)之一。卡拉膠是半乳聚糖的硫酸酯，不同的來源有不同的精細(xì)結(jié)構(gòu)，其化學(xué)結(jié)構(gòu)是由硫酸基化或非硫酸基化的半乳糖和3，6-脫水半乳糖通過α-1，3-糖苷鍵和β-1，4糖苷鍵交替連接而成線形多糖化合物。大多數(shù)糖單位有一或兩個(gè)硫酸酯基，多糖鏈中總硫酸酯基含量為15％～40％，而且硫酸酯基數(shù)目與位置同卡拉膠的膠凝性密切相關(guān)。根據(jù)其半乳糖殘基上硫酸酯基團(tuán)的不同可分為κ-型、ι-型、λ-型、β-型、μ-型等13種，其中主要的是κ-型、ι-型、λ-型。κ-和ι-卡拉膠通過雙螺旋交聯(lián)形成熱可逸凝膠：多糖在溶液中呈無規(guī)線團(tuán)結(jié)構(gòu)，當(dāng)多糖溶液冷卻時(shí)，足夠數(shù)量的交聯(lián)區(qū)形成了連續(xù)的三維網(wǎng)狀凝膠結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用紅藻多糖-卡拉膠溶液紡絲制成纖維的方法。為解決卡拉膠溶液自身的凝膠行為以及脫水過程的困難，較難形成高強(qiáng)度纖維的問題，本發(fā)明通過研究分析不同類型卡拉膠的結(jié)構(gòu)與溶液性質(zhì)，結(jié)合其分子結(jié)構(gòu)上硫酸基的離子交換性質(zhì)，選擇合適的溶解及紡絲工藝條件，選擇合適的凝固浴，獲得一種新型紅藻膠-卡拉膠纖維及其復(fù)合纖維的制備方法，為拓展海藻纖維的類別開辟了新的途徑。

本發(fā)明以κ-或ι-卡拉膠、PVA、海藻酸鈉為原料，將高溫卡拉膠(或卡拉膠/聚乙烯醇或卡拉膠/海藻酸鈉)濃溶液經(jīng)過噴絲板擠出后送入低溫含二價(jià)陽離子((Ba²⁺、Ca²⁺)的鹽溶液(凝固浴)中，同時(shí)對雙螺旋結(jié)構(gòu)的卡拉膠及其混合組分實(shí)施牽拉，使卡拉膠雙螺旋體延纖維軸向排列，卡拉膠溶液即形成不溶于水的凝膠纖維。

為改善所得纖維的力學(xué)強(qiáng)度和應(yīng)用領(lǐng)域，在纖維的制備過程中加入PVA或海藻酸鈉制成卡拉膠復(fù)合纖維。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種新型海藻纖維-卡拉膠纖維及其復(fù)合纖維的具體制備方法包括：溶解、攪拌、脫泡、牽伸、洗滌、烘干等過程，具體制備步驟如下：

第一步，卡拉膠(或卡拉膠/聚乙烯醇或卡拉膠/海藻酸鈉)紡絲液的制備：將卡拉膠(或卡拉膠/聚乙烯醇或卡拉膠/海藻酸鈉)加入適量蒸餾水中，在80-90℃的水浴中加熱2小時(shí)，得到質(zhì)量百分比含量為3-10％的卡拉膠(或卡拉膠/聚乙烯醇或卡拉膠/海藻酸鈉)溶液，然后過濾，脫泡并靜置，制得紡絲液。