[發(fā)明專利]可降解紡絲材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010237128.1
• 申請日: 2010-07-27
• 公開（公告）號: CN101949069A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高桂枝;王正梅;李俊;周淑梅
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號: D01F4/00
• 分類號: D01F4/00;D01D1/02;C08J3/24;C08L89/00;C08K5/3492;C08K5/5435
• 代理公司: 南京匯盛專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮

一、技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種作為服裝可降解紡絲新材料及其制備方法，該材料以食用明膠(Edible?Kglutin)或工業(yè)明膠(Industry?Kglutin)為原料研制的一種可降解、環(huán)保型服裝紡絲新材料，具有天然絲棉的一些特性，對皮膚有一定親和性，無副作用，是替代化纖產(chǎn)品良好材料，對于發(fā)展綠色紡絲具有重要作用。

二、背景技術(shù)：

明膠是以牛、豬等動(dòng)物骨、皮革工業(yè)廢棄物為原料，經(jīng)一系列預(yù)處理和凈化，提取出其中的膠原，使其適度降解，再經(jīng)過熱變性等工序而制得的。明膠既是一種蛋白質(zhì)，又是一種高分子生物材料。

明膠是典型的多肽鏈的兩性聚合物電解質(zhì)，側(cè)鏈基團(tuán)反應(yīng)活性高。明膠能溶于熱水，冷卻后成凝膠狀物，溶于甘油、乙酸、尿素、硫脲等，不溶于乙醇和乙醚。在干燥情況下能長期儲(chǔ)存，而遇潮濕空氣很容易受到細(xì)菌作用而變質(zhì)。

我國制革工業(yè)每年加工各類原料皮達(dá)600多萬噸，其中只有25％左右的原料皮變成革，每年廢棄物料達(dá)450多萬噸，是提取明膠的重要原料，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了制革固體廢棄物的部分利用，有利于環(huán)境保護(hù)和制革工業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

明膠的主要類型及用途。食用明膠(雪糕、奶油糕、冰淇淋、軟糖、果膠、果凍、蛋糕等)，年約需1.1萬t。醫(yī)用明膠(膠囊、膠丸、油膠、軟膠等)，年約需2700t。感光材料用(照相紙、紙片、電影膠卷等)，年約需1500t。工業(yè)用明膠(紡織、印刷、化工、電鍍等)，年約需2000t。

明膠作為纖維紡織材料的優(yōu)點(diǎn)主要有：(1)良好的降解性，從而有望減輕化學(xué)纖維不易降解帶來的環(huán)境破壞。(2)與人體皮膚具有較好的親和性，人穿上用明膠做成的纖維材料制作的衣服會(huì)感覺舒適柔滑，無過敏等不良反應(yīng)。(3)明膠的來源豐富，價(jià)格相比膠原蛋白便宜很多。

明膠作為纖維紡織材料存在的主要缺陷：(1)力學(xué)強(qiáng)度不大；(2)明膠易于發(fā)生膠化反應(yīng)；(3)溶解后的明膠，不易固定；(4)生物降解速率快，不易控制。所以，目前主要應(yīng)用在醫(yī)藥方面。在日用方面明膠只作為輔料(含量在30％內(nèi))。

為了克服明膠的這些不足，通常選擇對其進(jìn)行交聯(lián)改性、復(fù)合改性等。目前國內(nèi)外明膠改性進(jìn)行紡絲研究主要是：

在制作方法上采用靜電紡絲技術(shù)、熔融法紡絲技術(shù)。在原料上采用復(fù)合材料。復(fù)合種類主要有：聚乳酸乙醇酸(PLGA)/明膠(Gt)、海藻酸鈉-明膠共混體系、聚乙烯醇與明膠混紡絲。改性用化學(xué)交聯(lián)劑有醛類：甲醛、戊二醛、乙醛酸等；酯類：1，6-己二異氰酸酯(HDI)、γ-硫代丁內(nèi)酯等。疊氮化物類：疊氮二苯基磷(DPPA)、酰基疊氮化物等；無機(jī)類：金屬離子等，一些金屬離子如Zn²⁺、Al³⁺、Cu²⁺、Zr²⁺、Cr³⁺和Fe²+等有空的d電子軌道，具有一定的配位能力，與膠原蛋白發(fā)生螯合交聯(lián)作用。另外還有：聚環(huán)氧化物、環(huán)氧化合物、京尼平、碳化二亞胺(EDC)等。

賈淑平等人用明膠與聚乙烯醇(PVA)、殼聚糖以不同比例混合，通過對共混紡絲纖維的力學(xué)性能的測試，蛋白質(zhì)含量的凱氏定氮測定儀測定，吸濕量的測定，等實(shí)驗(yàn)，對共混體系進(jìn)行了性能表征，對共混物的物理兼容性，相互作用展開了研究，表明明膠、PVA和殼聚糖之間有較為強(qiáng)烈的相互作用，并確定了該共混體系的最佳配比為0.5∶9∶0.5復(fù)合纖維的熱拉伸條件為：溫度200℃、拉伸率90％、處理時(shí)間3min，得到的復(fù)合纖維的斷裂強(qiáng)度為1.886cN/dtex，斷裂伸長率為21.59％，回潮率11.02％，含水率11.13％，蛋白質(zhì)含量5.268％。纖維力學(xué)性能檢測的結(jié)果在一定程度上說明了所得纖維可以作為服飾用纖維使用。

另外，華堅(jiān)等人研究了膠原蛋白殼聚糖共混溶液的黏度特性和紡絲性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，用Na₂SO₄作為紡絲凝固劑，所得纖維斷裂強(qiáng)度0.2-0.3N/mm²，斷裂伸長38-45％，彈性恢復(fù)(5％伸長)90-95％，回潮率20％。由此可見，膠原蛋白一殼聚糖共混溶液可紡性能良好，且能得到一定力學(xué)性能的纖維。衛(wèi)華等人用殼聚糖與膠原以不同比例混合，通過傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)，差示掃描量熱法(DSC)及透光率實(shí)驗(yàn)對共混體系進(jìn)行了性能表征，對共混物的物理兼容性，相互作用展開了研究，表明膠原蛋白和殼聚糖之間有較為強(qiáng)烈的相互作用，并確定了該共混體系的最佳配比為：膠原蛋白∶殼聚糖＝20∶80，此時(shí)共混液可紡性最好。