[發明專利]一種雙網絡水凝膠纖維的制備方法及其產品

有效

• 申請號: 201310589034.4
• 申請日: 2013-11-20
• 公開（公告）號: CN104652119B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 費賓;盧新昆
• 申請（專利權）人: 香港理工大學
• 主分類號: D06M10/00
• 分類號: D06M10/00;D01F8/18;D01F8/10;D01F6/44;D01F1/10
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司44217
• 代理人: 郭偉剛

技術領域

本發明涉及高分子材料加工領域，更具體地說，涉及一種雙網絡水凝膠纖維的制備方法及其產品。

背景技術

目前，水凝膠纖維主要有兩類，一類是以丙烯酸聚合物等乙烯類親水聚合物為主體的超吸水纖維；另一類是天然生物質為主體的單組份或多組分親水纖維，這兩類水凝膠纖維均只包含一種交聯網絡結構。

國內外實現超吸水纖維工業化生產的公司及其主要產品主要包括：英國Technical?Absorbents公司采用英國考陶爾（COURTAULD）和英國聯合膠體公司技術生產的商品名“Oasis”超吸水纖維；加拿大阿爾伯達省加爾卡利市Camelot?Super?absorbents有限公司采用美國阿科(ARCO)化學公司技術（USP5026784）生產的商品名“Fibersorb”超吸水纖維；日本東洋紡(TOYOBO)公司采用日本東洋紡和其集團旗下的日本埃克斯蘭公司技術生產的商品名“Lanseal-F”超吸水纖維，日本鐘紡(KANEBO)合纖公司采用鐘紡和Technical?Absorbents公司技術開發的商品名為“BELL?OASIS”超吸水纖維以及國內南通江潮纖維制品有限公司采用中國紡織科學研究院的技術（CN1330801C）生產的商名“白蘭”超吸水纖維等。上述超吸水纖維制備過程中都采用高溫化學交聯技術或者高溫水解技術，對設備要求高，能量消耗大，生產成本高，易造成環境污染。且采用聚丙烯酸系聚合物制備的超吸水纖維力學性能較差，需與其他支撐纖維混紡才能達到使用要求。

專利CN?101787105?B采用點擊化學和原子轉移自由基聚合同步反應制備網絡互穿功能性水凝膠，將含有三個或三個以上端炔基的聚乙二醇單體與至少含有兩個端疊氮基的聚乙二醇單體點擊反應生成第一聚合物網絡，再由帶有功能基團的含雙鍵單體通過原子轉移自由基聚合得到第二聚合物網絡。專利CN101608006?B以陰離子型乙烯基單體為第一單體，紫外光照得到單網絡水凝膠，該單網絡水凝膠在含有丙烯酰胺類乙烯基單體、交聯劑和引發劑的水溶液中溶脹至平衡，再次紫外光照得到雙網絡水凝膠。上述文獻和專利所述雙網絡水凝膠主要采用自由基引發的活性單體聚合以及共價交聯，所得凝膠受到模板的形狀和尺寸限制，均為塊狀水凝膠，無法加工成纖維，生產效率低下，很難產業化應用。

本發明利用現有的制備生物質纖維的成熟技術和設備，通過濕法、干濕法紡絲或者凝膠紡絲技術結合快速高效電離輻射交聯技術，制備一類新型的高韌性雙網絡水凝膠纖維。進一步拓寬生物質聚多糖原料及丙酰胺聚合物的深加工和利用方向。所得產品可廣泛應用于醫用紡織品，產業用紡織品等領域。本發明采用連續性輻照交聯技術，未添加任何化學交聯劑，交聯速度快，操作簡單，生產效率高，容易實現連續性生產，生產過程無污染。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述吸水凝膠纖維韌性差，彈性低，拉伸易斷，壓縮易碎，需與其他支撐纖維混紡使用，給纖維的后續加工帶來困難的缺陷，本發明采用離子交聯及電離輻射交聯相結合的技術在纖維內部原位構建一個均勻分布的雙網絡結構，制備一種高韌性雙網絡水凝膠纖維，其干態韌性好，可單獨紡紗，具有很強的吸水及保水能力，且生物相容性好，耐鹽性強。吸水溶脹后的凝膠纖維韌性和彈性都很好。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種雙網絡水凝膠纖維的制備方法，包括以下步驟：

（1）紡絲原液的制備：

將一種或多種水溶性天然聚多糖與水溶性丙烯酰胺聚合物溶解于水中，攪拌均勻，然后經過濾、脫泡，制得含有天然聚多糖及丙烯酰胺聚合物的混合紡絲原液；

（2）含水初生凝膠纖維的制備：

將步驟（1）所制得的混合紡絲原液通過濕法紡絲或干-濕法紡絲或者凝膠紡絲，按照預定的速度進行噴絲處理，將所述混合紡絲原液混入凝固浴，制得含水初生凝膠纖維；

（3）輻射交聯：

將步驟（2）所得初生纖維集束牽伸導入電離輻射裝置進行輻射交聯，然后經過后續牽伸、熱定型、卷繞以及切絲的工序制得雙網絡水凝膠纖維。

在本發明所述的雙網絡水凝膠纖維的制備方法中，其中，所述步驟（3）具體為，采用鈷源或者電子束對所述初生凝膠纖維進行輻射交聯加工，輻射總劑量為0.5kGy-50kGy。

在本發明所述的雙網絡水凝膠纖維的制備方法中，其中，所述混合紡絲原液中所述天然聚多糖的含量為1-8%；所述丙烯酰胺聚合物的含量為4-30%；其中，天然聚多糖與丙酰胺聚合物質量比為1:1-1:10。