一种羟乙基壳聚糖改性粘胶纤维及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种羟乙基壳聚糖改性粘胶纤维及其制造方法，该纤维的重量百分比配方为羟乙基壳聚糖为０．５－２０％；纤维素为８０－９９．５％，羟乙基壳聚糖的粘均分子量为２－５０万，羟乙基取代度为１０～９０％。该制造方法包括以下工艺步骤：１．碱化处理；将粒径≤４ｍｍ的羟乙基壳聚糖于１０～４０℃下，在１０～５０％的氢氧化钠水溶液种浸泡３０～６００ｍｉｎ，浴比为１∶５～３０∶２．黄原酸酯化反应：将１中所得碱化产物置于密闭反应釜中，按照羟乙基壳聚糖质量的２０～８０％加入二硫化碳，于温度－１０～２２℃下反应１～８小时，可得到羟乙基壳聚糖黄原酸酯的粘性溶液；３．共混纺丝：将２中得到的粘性溶液与粘胶按所述的配方比例共混均匀，经过滤、脱泡、熟化过程，得到羟乙基壳聚糖改性粘胶纤维的纺丝原液，再利用常规粘胶纤维纺丝工艺纺丝即得。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种化学纤维制造技术，具体为，国际专利分类号拟为Int.Cl D01F2/08(2006.01)。
技术介绍
粘胶纤维作为一种再生纤维，具有吸湿透气性好、穿着舒适性好等优点，应用广泛。为了满足人们对纤维的多方面要求，可以通过在粘胶纤维的纺丝过程中加入一些功能成分来实现功能性粘胶纤维的开发，如阻燃粘胶纤维、负离子粘胶纤维、抗菌粘胶纤维等。壳聚糖是一种天然资源十分丰富的天然高分子材料，具有广谱抗菌性、生物相容性、生物降解性等多方面优点，利用壳聚糖改性其它纤维以获得抗菌性能已成为纤维功能化研究热点。同时，由于壳聚糖和纤维素分子结构相似，因此壳聚糖改性纤维素纤维更具有可行性。目前纤维素纤维的工业生产，尤其在我国还主要依赖于粘胶纤维。利用壳聚糖改性粘胶纤维的主要做法是通过一定的形式将壳聚糖的适当形式与粘胶共混制成纺丝原液，如美国专利USP Re.35151公开了一种将壳聚糖粉碎为粒径小于5μm的微粒并混入粘胶中进行纺丝的方法；而中国专利02160199.2和美国专利USP5756111则公开了将壳聚糖进行黄原酸酯化后与粘胶共混纺丝的方法。该方法提高了壳聚糖和纤维素的分散性，提高了纤维的性能。但由于壳聚糖的黄原酸酯化的反应性能差，原料中灰分杂质的含量对其反应性能影响很大，美国专利USP5756111中指出需要壳聚糖的灰分含量小于0.2％才能制得性能均一的壳聚糖黄原酸酯，即对壳聚糖的纯度提出了十分苛刻的要求，需要对壳聚糖原料进行非常严格的精制。这种方法效率低，成本高，质量难以保证，不太适于规模化工业生产。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术要解决的技术问题是，设计，该粘胶纤维的抗菌性、生物相容性、染色性和生物降解性等良好，具有实际应用价值；该制造方法工艺简单，条件控制容易，成本低廉，适于工业化应用。本专利技术解决所述改性粘胶纤维技术问题的技术方案是设计一种羟乙基壳聚糖改性粘胶纤维，其重量百分比配方为羟乙基壳聚糖为0.5-20％；纤维素为80-99.5％，所述羟乙基壳聚糖的粘均分子量为2～50万，羟乙基取代度为10～90％。本专利技术解决所述改性粘胶纤维制造方法技术问题的技术方案是设计一种羟乙基壳聚糖改性粘胶纤维的制造方法，该制造方法包括以下工艺步骤(1)碱化处理将粒径≤4mm的羟乙基壳聚糖于10～40℃下，在10～50％的氢氧化钠水溶液种浸泡30～600min，浴比为5～30，可得羟乙基壳聚糖碱化产物；(2)黄原酸酯化反应将(1)中所得羟乙基壳聚糖碱化产物置于密闭反应釜中，按照羟乙基壳聚糖质量的20～80％加入二硫化碳，于温度-10～22℃下反应1～8小时，可得到羟乙基壳聚糖黄原酸酯的粘性溶液；(3)共混纺丝将(2)中得到的羟乙基壳聚糖黄原酸酯粘性溶液与粘胶按照本专利技术所述的配方比例共混均匀，经过过滤、脱泡、熟化过程，得到羟乙基壳聚糖改性粘胶纤维的纺丝原液，再利用常规粘胶纤维纺丝工艺纺丝即得。与目前所存在的壳聚糖改性粘胶纤维技术相比，本专利技术改性粘胶纤维的区别在于采用了羟乙基壳聚糖作为抗菌改性剂来制造羟乙基壳聚糖改性粘胶纤维，具有良好的抗菌性、生物相容性、染色性和生物降解性等。由于羟乙基壳聚糖的分子链上引入了-CH2CH2OH基团，其反应性能大大提高，使本专利技术制造方法对原料的纯度、反应条件的要求大大降低，且羟乙基壳聚糖黄原酸酯溶解性能、过滤性能较好，具有良好的工业化应用前景。具体实施例方式下面结合实施例进一步叙述本专利技术。本专利技术不受实施例的限制。本专利技术设计一种羟乙基壳聚糖改性粘胶纤维(以下可简称粘胶纤维)，其重量百分比配方为羟乙基壳聚糖为0.5-20％；纤维素为80-99.5％，所述羟乙基壳聚糖的粘均分子量为2～50万，羟乙基取代度为10％～90％。本专利技术所述的羟乙基壳聚糖及其制备方法为现有技术，但采用羟乙基壳聚糖作为粘胶纤维抗菌改性剂则是首次。与现有技术相比，羟乙基壳聚糖的抗菌性和反应性能优于壳聚糖。羟乙基壳聚糖粘均分子量在2～50万范围内，尤其在4～15万时，表现出很强的抗菌性能。本专利技术羟乙基壳聚糖的粘均分子量优选4～15万。羟乙基壳聚糖的取代度对其反应性能具有一定的影响，本专利技术所使用的羟乙基壳聚糖的特征在于其取代度为10～90％。本专利技术同时设计了一种羟乙基壳聚糖改性粘胶纤维的制造方法，该制造方法包括以下工艺步骤(1)碱化工艺将粒径≤4mm的羟乙基壳聚糖于10～40℃下，在10～50％的氢氧化钠水溶液种浸泡30～600min，浴比为1∶5～30，可得羟乙基壳聚糖碱化产物；(2)黄原酸酯化反应将(1)中所得羟乙基壳聚糖碱化产物置于密闭反应釜中，按照羟乙基壳聚糖质量的20～80％加入二硫化碳，于温度为-10～22℃下反应1～8小时，可得到羟乙基壳聚糖黄原酸酯的粘性溶液；(3)共混纺丝将(2)中得到的羟乙基壳聚糖黄原酸酯粘性溶液与粘胶按照本专利技术所述的配方比例共混均匀，经过过滤、脱泡、熟化过程，得到羟乙基壳聚糖改性粘胶纤维的纺丝原液，再利用常规粘胶纤维纺丝工艺纺丝即得。本专利技术所述粘胶纤维的制造方法的进一步特征是，在所述的(2)黄原酸酯化反应中，先将所述的羟乙基壳聚糖的碱化产物压榨至羟乙基壳聚糖原料重量的2～8倍后，再置入封闭反应釜中。压榨工艺的设计有利于去除部分碱溶性杂质，提高壳聚糖黄原酸酯化反应。压榨工艺本身为已知技术。本专利技术制造方法中所述的粘胶纤维制备方法本身为已知技术，工艺调整不多。但将羟乙基壳聚糖技术适当引入到粘胶纤维配方及其制造方法中为本专利技术的贡献。本专利技术羟乙基壳聚糖的分子链上引入了-CH2CH2OH基团，反应活性增加，反应性能提高。本专利技术的粘胶纤维抗菌性能、染色性能、生物相容性、生物降解性等特性具有提高，适用于纺织加工服装、寝室用品、医用纺织品等。本专利技术未述及之处适用于现有技术。以下给出本专利技术的具体实施例。实施例1将羟乙基壳聚糖在20℃下，于42％NaOH水溶液中浸泡180分钟进行碱化。碱化产物经压榨为原料重量3.5倍，转移到封闭反应釜中并加入0.65倍的CS2在18℃下反应3小时；加入6倍软水，搅拌得到羟乙基壳聚糖黄原酸酯粘性溶液。将该粘性溶液与粘胶以5∶95质量比共混，经过滤、脱泡、熟化后利用传统粘胶工艺进行纺丝，制得改性粘胶纤维中羟乙基壳聚糖的含量为6.1％。实施例2将羟乙基壳聚糖在10℃下，于38％NaOH水溶液中浸碱60分钟，浴比为1∶10。转移到封闭反应釜中并加入0.5倍的CS2在10℃下反应4小时，得到羟乙基壳聚糖黄原酸酯粘性溶液。将该粘性溶液与粘胶以10∶90质量比共混，进行纺丝(同实施例1)，得到羟乙基壳聚糖含量为12％的改性粘胶纤维。实施例3将羟乙基壳聚糖在15℃下，于15％NaOH水溶液中浸碱600分钟，浴比为1∶30。碱化产物经压榨为原料重量7倍，转移到封闭反应釜中并加入0.7倍的CS2在0℃下反应6小时，得到羟乙基壳聚糖黄原酸酯粘性溶液。将该粘性溶液与粘胶以1∶99质量比共混后纺丝，得到羟乙基壳聚糖含量为1.5％的改性粘胶纤维。实施例4将羟乙基壳聚糖在30℃下，于25％NaOH水溶液中浸碱300分钟，浴比为1∶25。转移到封闭反应釜中并加入0.7倍的CS2在0℃下反应6.5小时，得到羟乙基壳聚糖黄原酸酯粘性溶液。将该粘性溶液与粘胶以20∶80质量比共混纺丝，得到羟乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种羟乙基壳聚糖改性粘胶纤维，其重量百分比配方为：羟乙基壳聚糖为０．５－２０％；纤维素为８０－９９．５％，所述羟乙基壳聚糖的粘均分子量为２～５０万，羟乙基取代度为１０～９０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：庄旭品，程博闻，刘晓非，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]