一种羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维的制备方法，首先，将经湿法纺丝成形的壳聚糖纤维在溶胀剂中轴向拉伸，清洗后干燥，获得增强的壳聚糖纤维；然后，将羧甲基壳聚糖溶于水后，经真空脱泡处理制得交联羧甲基壳聚糖上浆剂，再将增强的壳聚糖纤维浸入交联羧甲基壳聚糖上浆剂中均匀上浆后烘干，最后将上浆后的增强的壳聚糖纤维浸入交联剂溶液中交联，后烘干制得羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维。本发明专利技术方法具有操作简单、生产成本低、经济环保以及能耗低等优点，所制得的羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维的断裂强度相比于壳聚糖纤维提高88.4～114.5％，取向度提高35.2～43.4％，打结强度提高81.9～109.4％，极具应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维的制备方法
本专利技术属于纤维增强领域，涉及一种羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维的制备方法。
技术介绍
壳聚糖纤维属于天然材料，具有无毒、止血、消炎等优点，与生物细胞有良好的相容性，免疫抗原性小，与体液和细胞不会产生排异反应；可生物可降解，在生物体内的降解产物为氨基葡萄糖；氨基葡萄糖对人体无害，在体内不会产生积聚，因而，壳聚糖在生物医药领域应用前景十分的广泛。壳聚糖及其衍生物作为组织支架、药物载体等具有促进伤口愈合、防止组织粘连、抗凝血、降脂、降胆固醇、抗溃疡、抗肿瘤等作用，另外也可与其它纤维混纺做服装面料。但受原材料影响，制约壳聚糖纤维发展的主要原因是壳聚糖纤维力学强度不高，常规纺丝得到的壳聚糖纤维的断裂强度仅为1.07cN/dtex，远远达不到实际应用的要求。因此，对壳聚糖纤维进行增强以提高其力学性能具有重要意义。常见增强壳聚糖纤维的方法有：交联增强、复合增强和纺丝成形过程中增强，壳聚糖纤维采用交联增强即采用双官能团物质对壳聚糖纤维交联，增加大分子链间的作用力，交联增强中交联反应一般仅发生在纤维表面，增强程度有限；复合增强即利用其它功能材料与壳聚糖进行混合使用，可综合利用各材料的优点，但随着其他物质的引入，会影响壳聚糖的生物相容性；纺丝成形中牵伸纤维主要采用热拉伸，升温会使分子间作用减弱，但热拉伸需要持续提供热量，能耗较大。纤维应用前一般都需进行上浆处理，上浆的作用主要是对纤维/纱线进行表面浆料的涂覆和纱束间的填充，经纱表面浆料的厚度、均匀性，以及浆料的渗透性对经纱的性能有很大的影响。传统上浆方式主要是浸浆方式，近年来，主要进展的是在高压上浆、预湿上浆、冷上浆、拖浆式上浆和在线检测等方面。高压上浆可以紧密纱线结构，增加耐磨、降低毛羽，同时可以提高织机效率；预湿上浆可以改善吸浆条件，但它会使浆槽中浆液浓度出现较大波动；普通上浆中，浆料分子间主要通过分子间作用力连接，对纤维的力学性能增强有限。采用交联上浆剂上浆可明显增加纤维/纱线的力学性能。目前交联改性的交联过程都是在上浆之前，交联过程中浆料浓度增大，不利于后续的上浆。中国专利公报公开了一种申请号为：CN201510182592.8，名称为一种中温纺织上浆方法的专利申请，其主要技术方案是包括以下步骤，上浆剂的制备、上浆，将所需清水加入到调浆桶中，开动搅拌，将得到的上浆剂干品加入到调浆桶中，将普通未变性的淀粉加入到调浆桶中，搅拌，再次加入骤一得到的上浆剂干品，继续搅拌，然后开始通蒸汽加温，升温后，停止通蒸汽，保温搅拌30分钟，用泵输送到浆槽中，开动浆纱机，开始浆纱。此种方法中在浆料中加入了交联剂，但交联反应发生在上浆之前，浆料粘度增大，不利于上浆。因此，研究一种操作简单、生产成本低、能耗低且上浆剂的交联反应发生在上浆后的使壳聚糖纤维力学性能强度显著提高的羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维的制备方法，成为目前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中壳聚糖纤维生产成本高和力学性能差以及交联反应发生在上浆前导致浆料粘度增大等缺点，提供一种能够显著提高壳聚糖纤维力学强度的方法，采用溶胀状态下拉伸增强壳聚糖纤维的方法，通过调节溶胀剂的浓度减弱分子间作用力，在提高壳聚糖纤维取向度及结晶度的同时使壳聚糖纤维的力学强度提高，而且有效减少了能耗；采用原位交联技术保证了交联反应发生在上浆之后，避免了交联浆料浓度增大不利于上浆的问题，淀粉浆料发生交联反应后形成致密的空间网络结构，分子链间作用力增大，使上浆壳聚糖纤维束的强度明显增强。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维的制备方法，首先，将壳聚糖纤维制成品在溶胀剂中轴向拉伸，清洗后干燥，获得增强的壳聚糖纤维；然后，将羧甲基壳聚糖溶于水后，经真空脱泡处理制得交联羧甲基壳聚糖上浆剂，再将增强的壳聚糖纤维浸入交联羧甲基壳聚糖上浆剂中均匀上浆后烘干，最后将上浆后的增强的壳聚糖纤维浸入交联剂溶液中交联，后烘干制得羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维；所述壳聚糖纤维制成品为经湿法纺丝成形的壳聚糖纤维，本专利技术的经湿法纺丝成形的壳聚糖纤维是复丝纤维，对复丝纤维进行拉伸，拉伸的张力较好控制，但本专利技术的保护范围并不仅限于复丝纤维，单丝纤维也可适用于本专利技术，只是其张力与本专利技术的张力不同；所述羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维的断裂强度相比于壳聚糖纤维提高88.4～114.5，取向度提高35.2～43.4％，打结强度提高81.9～109.4％。作为优选的技术方案：如上所述的一种羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维的制备方法，所述溶胀剂为稀醋酸、稀盐酸、草酸或柠檬酸，所述溶胀剂的pH为6.0～6.5，溶胀剂pH过高则不能达到溶胀的目的，pH过低，壳聚糖会溶解。本专利技术的保护范围并不仅限于此，能够对纤维实现溶胀功能的溶剂均可适用于本专利技术；所述在溶胀剂中轴向拉伸是指壳聚糖纤维制成品完全浸没于溶胀剂中，壳聚糖纤维制成品部分浸没于溶胀剂即进行轴向拉伸也可实现对壳聚糖纤维的增强，但增强效果略差。如上所述的一种羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维的制备方法，所述轴向拉伸的张力为80～350cN，拉伸温度为25～40℃，拉伸倍数为1.1～1.9倍，拉伸时间为1～3h；张力过小，分子链不能在张力的作用的移动，张力过大，纤维会被拉断，壳聚糖的溶胀的过程需要一定的时间，时间短，达不到溶胀的目的；所述清洗为将拉伸后的纤维放入去离子水中浸泡，浸泡时间为0.5～1h，清洗的目的是为了去除多余的氢离子，时间过短，氢离子不能够被完全去除，时间过长影响生产效率。如上所述的一种羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维的制备方法，所述干燥采用烘干方式，烘干温度为60～80℃，时间为3～4h；所述壳聚糖纤维制成品预先烘干处理，温度为60～80℃，时间为1～3h。如上所述的一种羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维的制备方法，所述羧甲基壳聚糖与水的质量比为2～7:100～150。比例过小，浆料粘度低，上浆率低；比例过大，浆料粘度高，浆料的渗透性差，不利用上浆。如上所述的一种羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维的制备方法，所述羧甲基壳聚糖溶于水是在200～250rpm的速度下搅拌溶解的。搅拌速率小，溶解时间长；搅拌速率过大，可能会切断壳聚糖大分子链，造成分子量降低。如上所述的一种羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维的制备方法，所述烘干的温度为45～60℃。壳聚糖烘干温度过高会导致其分解。如上所述的一种羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维的制备方法，所述交联剂溶液为Ca2+的水溶液，其浓度为3～9wt％。浓度过低，交联程度不够，而浓度达到9wt％，交联度达到饱和。Ca2+的水溶液不仅可为氯化钙水溶液、磷酸二氢钙水溶液、硝酸钙水溶液、碳酸氢钙水溶液、硫酸氢钙水溶液、亚硫酸氢钙水溶液、次氯酸钙水溶液、溴化钙水溶液、碘化钙水溶液、氯酸钙水溶液、高氯酸钙水溶液、高锰酸钙水溶液，其他含有Ca2+的水溶液也可适用于本专利技术。如上所述的一种羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维的制备方法，所述交联的时间为5～10min。交联时间短，交联不完全；交联10min，交联度达到饱和，交联度不再随交联时间的增加而增加。如上所述的一种羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维的制备方法，对羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维淋涂着色剂后烘干，再浸入医用酒精30～60min，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维的制备方法，其特征是：首先，将壳聚糖纤维制成品在溶胀剂中轴向拉伸，清洗后干燥，获得增强的壳聚糖纤维；然后，将羧甲基壳聚糖溶于水后，经真空脱泡处理制得交联羧甲基壳聚糖上浆剂，再将增强的壳聚糖纤维浸入交联羧甲基壳聚糖上浆剂中均匀上浆后烘干，最后将上浆后的增强的壳聚糖纤维浸入交联剂溶液中交联，后烘干制得羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维；所述壳聚糖纤维制成品为经湿法纺丝成形的壳聚糖纤维；所述羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维与壳聚糖纤维成品相比，其断裂强度提高88.4～114.5％，取向度提高35.2～43.4％，打结强度提高81.9～109.4％。

【技术特征摘要】
1.一种羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维的制备方法，其特征是：首先，将壳聚糖纤维制成品在溶胀剂中轴向拉伸，清洗后干燥，获得增强的壳聚糖纤维；然后，将羧甲基壳聚糖溶于水后，经真空脱泡处理制得交联羧甲基壳聚糖上浆剂，再将增强的壳聚糖纤维浸入交联羧甲基壳聚糖上浆剂中均匀上浆后烘干，最后将上浆后的增强的壳聚糖纤维浸入交联剂溶液中交联，后烘干制得羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维；所述壳聚糖纤维制成品为经湿法纺丝成形的壳聚糖纤维；所述羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维与壳聚糖纤维成品相比，其断裂强度提高88.4～114.5％，取向度提高35.2～43.4％，打结强度提高81.9～109.4％。2.根据权利要求1所述的一种羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维的制备方法，其特征在于，所述溶胀剂为稀醋酸、稀盐酸、草酸或柠檬酸，所述溶胀剂的pH为6.0～6.5；所述在溶胀剂中轴向拉伸是指壳聚糖纤维制成品完全浸没于溶胀剂中。3.根据权利要求1所述的一种羧甲基壳聚糖上浆壳聚糖纤维的制备方法，其特征在于，所述轴向拉伸的张力为80～350cN，拉伸温度为25～40℃，拉伸倍数为1.1～1.9倍，拉伸时间为1～3h；所述清洗为将拉伸后的纤维放入去离子水中浸泡，浸泡时间为0.5～...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宾，胡广敏，朱美芳，黄伦强，纪晓寰，杜衍涛，楼佳铭，
申请(专利权)人：东华大学，海斯摩尔生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31