[發明專利]丙烯酰胺類網絡增強海藻酸鈣纖維及其制備方法

有效

• 申請號: 201410015517.8
• 申請日: 2014-01-13
• 公開（公告）號: CN103741257A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 張鴻;孫狄克;郭萍;房艷萍;郭靜;宮玉梅
• 申請（專利權）人: 大連工業大學
• 主分類號: D01F8/10
• 分類號: D01F8/10;D01F8/18;C08F220/58;C08F222/38
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 賈漢生;李馨

技術領域

本發明涉及海藻酸鈣纖維技術，尤其涉及一種丙烯酰胺類網絡增強海藻酸鈣纖維及其制備方法。

背景技術

我國有1.8萬千米海岸線，300萬平方千米可管轄海洋國土，其中蘊含的海洋資源無比豐富，但開發利用率較低。海藻酸是天然海洋生物質材料，具有來源廣泛、加工過程能耗低、產品可微生物降解的特性。提高海藻酸的利用率既能提高海洋資源利用率，增加海洋經濟占GDP的總值，又能擺脫對石油化石資源的依賴，發展可持續經濟。

海藻酸鹽纖維本身具有阻燃、生物相容等特性，但由于海藻酸鹽纖維強度低，同時呈現出脆性，限制了海藻酸鹽纖維的應用領域。增強海藻酸鹽纖維，提高海藻酸鹽纖維的機械性能一直是海藻酸鹽纖維研究的重點之一，但多數方法為傳統復合技術，易分相，加工助劑實用量大；或是采用一些共聚手段，但工藝復雜、成本極高，且使用藥品多數對環境有害。

發明內容

本發明的目的在于，針對上述現有海藻酸鹽纖維強度低，限制了其應用的問題，提出一種丙烯酰胺類網絡增強海藻酸鈣纖維的制備方法，該方法步驟簡單，生產成本低廉，采用的原料無污染，由該方法生產的丙烯酰胺類網絡增強海藻酸鈣纖維強度高，不會產生分相。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種丙烯酰胺類網絡增強海藻酸鈣纖維的制備方法，包括以下步驟：

第一步通過共聚反應制備丙烯酰胺網絡聚合物：將丙烯酰胺類化合物、交聯劑和引發劑溶于水（去離子水）中，將體系溫度升至70-80℃，反應1-3h（優選的將體系溫度升至75℃，反應2h）形成含有交聯網絡的溶液；所述丙烯酰胺類化合物包括：丙烯酰胺和/或丙烯酰胺衍生物單體；

第二步丙烯酰胺類網絡聚合物與海藻酸鈉復合紡絲：將海藻酸鈉溶于上述溶液中，經過混合，靜置脫泡，得到復合紡絲液，將復合紡絲液擠出至凝固浴中固化成型，經過牽伸干燥得到丙烯酰胺類網絡增強海藻酸鈣纖維。

進一步地，所述丙烯酰胺衍生物單體為N-羥甲基丙烯酰胺中的一種或多種。

進一步地，當丙烯酰胺類化合物為N-羥甲基丙烯酰胺時，所述N-羥甲基丙烯酰胺與海藻酸鈉的質量比為5:28～3:4；所述交聯劑與N-羥甲基丙烯酰胺的質量比為30:1～10:3；所述引發劑與N-羥甲基丙烯酰胺的質量比為150:1～50:3；所述水與海藻酸鈉的質量比為50:1。

進一步地，所述交聯劑為N,N-亞甲基雙丙烯酰胺。

進一步地，所述引發劑為過硫酸類引發劑。

進一步地，所述引發劑為過硫酸銨。

進一步地，所述凝固浴為氯化鈣水溶液。

進一步地，所述凝固浴為質量濃度1-3%的氯化鈣水溶液，最佳的濃度為2%的氯化鈣水溶液。

進一步地，所述共聚反應溫度為75℃；所述共聚反應時間為2h。

本發明丙烯酰胺類網絡增強海藻酸鈣纖維利用丙烯酰胺的共價交聯網絡和海藻酸鈣的離子交聯網絡形成互鎖結構，從而起到提高機械強度的效果。在本發明中，共價交聯網絡的交聯程度隨著交聯劑、引發劑濃度的變化而改變。當交聯劑、引發劑濃度極低時，共價交聯網絡孔洞較大，變形能力強，但力學性能差，很難起到增強效果；當交聯劑、引發劑濃度極高時，共價交聯網絡鍵合點增多，強度提高，但網絡變形能力差，與海藻酸鈉復合困難，且不利于加工成型過程，失去實用價值。為保證丙烯酰胺類網絡增強海藻酸鈣纖維的性能，其物料配比應控制在本發明限定的范圍內。

本發明的另一個目的還提供了一種丙烯酰胺類網絡增強海藻酸鈣纖維，由所述丙烯酰胺類網絡增強海藻酸鈣纖維制備方法制備而成。

本發明通過共價鍵交聯網絡與海藻酸鈉復合，實現對海藻酸鈣纖維的增強，并通過對反應條件的控制，改變共價鍵交聯網絡的交聯程度，從而調節增強效果和加工性能。本發明制備的丙烯酰胺類網絡增強海藻酸鈣纖維，其增強范圍在11%～46.21%，

本發明丙烯酰胺類網絡增強海藻酸鈣纖維及其制備方法與現有技術相比較具有以下優點：

（1）本發明丙烯酰胺類網絡增強海藻酸鈣纖維的制備方法為兩步法：第一步通過丙烯酰胺類化合物與交聯劑的自由基聚合，形成不同交聯程度的共價疏松網絡，第二步再與海藻酸鈉按不同比例復合，配置成紡絲液擠出成型得到網絡增強海藻酸鈣纖維。該方法工藝簡單、易行，生產成本低廉，能實現丙烯酰胺類網絡增強海藻酸鈣纖維的工業化批量生產。

（2）本發明制備的丙烯酰胺類網絡增強海藻酸鈣纖維，增強程度能量化調節，工藝控制簡單。