[發明專利]一種高性能殼聚糖纖維的制備方法

有效

• 申請號: 202011322456.1
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112323181B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 侯秀良;胡天嬌;彭亞倩;張祝輝;李蔚
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: D01F9/00
• 分類號: D01F9/00;D01F1/10;D01D1/02;D01D5/06
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 仇鈺瑩

本發明公開了一種高性能殼聚糖纖維的制備方法，屬于紡織技術領域。所述方法是將檸檬酸溶液和殼聚糖混合制備紡絲液，經濕法紡絲制備得到高性能殼聚糖纖維。本發明通過采用無毒環保，成本低廉的檸檬酸同時作為溶劑和交聯劑，殼聚糖進行改性處理，以提高殼聚糖材料的力學性能，殼聚糖纖維經交聯處理后，干態斷裂強度提高了36.36％，干態斷裂伸長率提高了31％；濕態斷裂強度提高了39.81％，濕態斷裂伸長率提高了31％。

技術領域

本發明涉及一種高性能殼聚糖纖維的制備方法，屬于紡織技術領域。

背景技術

目前在紡織領域中，被廣泛應用的滌綸、錦綸等化學纖維都來源于石油，在不可再生資源過度消耗的背景下，應尋求資源更加豐富的生物基紡織材料。盡管生物基纖維在某些性能方面仍不足于石油基纖維，但是可以對其不斷改進，擴大其應用，實現逐步替代石油基纖維。對生物基紡織材料的研究已經成為紡織領域中重要的研究方向。每年沿海地區產生大量廢棄蟹、蝦殼等生物質廢棄物，從這些廢棄蟹、蝦殼中提取的甲殼素，對甲殼素及其衍生物再進一步擴大應用，不僅可以實現廢棄蟹、蝦殼資源化，提高其附加價值，還能緩解沿海地區的環境污染。殼聚糖是脫乙酰化的甲殼素，目前殼聚糖已經實現商業化生產，并為多種殼聚糖以及衍生物材料提供原材料。

殼聚糖具有許多優良的性質，包括生物相容性、生物可降解性和抑菌性等，但它的缺點是強度低，并且由于殼聚糖高聚物在熔融之前就會分解，所以不能采用熔融紡絲，目前，殼聚糖只能采用溶液紡絲的方法制備殼聚糖纖維。殼聚糖大分子之間的氫鍵過強導致其紡絲液粘度過大，紡絲液中殼聚糖的含量很難大幅提高，致使紡絲液的可紡性較差；并且紡出的長絲需經過后序清洗、干燥等繁復工作步驟，導致紡絲成本增加，都是限制殼聚糖纖維應用的普遍問題，這些問題也很難在紡絲過程中得到更大的改善。因此，亟需提供一種能夠提高殼聚糖纖維的力學性能的制備方法。

發明內容

為了解決上述問題，本發明通過采用無毒環保，成本低廉的檸檬酸同時作為溶劑和交聯劑，殼聚糖進行改性處理，以提高殼聚糖材料的力學性能，進一步擴大殼聚糖材料的應用。

本發明的第一個目的是提供一種高性能殼聚糖纖維的制備方法，所述方法是將檸檬酸溶液和殼聚糖混合制備紡絲液，經濕法紡絲制備得到高性能殼聚糖纖維。

在本發明的一種實施方式中，檸檬酸溶液濃度為4.5％～5.5％(w/v，g/100mL)。

在本發明的一種實施方式中，紡絲液中殼聚糖的質量百分數為2-2.8％(w/w)。

在本發明的一種實施方式中，所述紡絲液的制備具體是：將殼聚糖溶解在檸檬酸溶液中得到殼聚糖檸檬酸溶液，機械攪拌混合均勻后，超聲處理以去除溶液中的氣泡，得到紡絲液；所述殼聚糖在溶液中的質量濃度為2％-2.8％。

在本發明的一種實施方式中，所述濕法紡絲具體是：將紡絲液注入濕法紡絲機的反應罐中，經計量泵擠出紡絲，紡絲溫度為室溫至60℃，噴絲板孔數50-200孔，孔徑0.1-0.2mm，凝固浴為氫氧化鈉溶液和無水乙醇的混合液；凝固浴牽伸比為0.9-1.9，水洗牽伸比為 1.1-2.0；將纖維洗至中性，再將洗滌后的殼聚糖纖維浸置于甘油中，冷凍、干燥得到殼聚糖纖維。

在本發明的一種實施方式中，所述凝固浴中NaOH溶液濃度為3～7％(w/v，g/100mL)；凝固浴中NaOH溶液和無水乙醇的體積比為(3-8)：(2-7)。

本發明的第二個目的是提供一種應用上述方法制備得到的高性能殼聚糖纖維。

本發明的第三個目的是提供一種含有上述高性能殼聚糖纖維的紡織品。

在本發明的一種實施方式中，所述紡織品為：紗線、毯、機織物、針織物、保暖絮料、填充料、非織造布、醫療衛生用品或特殊工作服中的任意一種。

本發明的第四個目的是提供一種上述高性能殼聚糖纖維在紡織或醫療衛生方面的應用。