含氨基难溶高分子溶液制备耐溶剂纤维的方法及应用技术

本方案公开了纤维制备技术领域的含氨基难溶高分子溶液制备耐溶剂纤维的方法，含氨基难溶高分子溶液为含氨基难溶高分子的氨基结合碳酸根和碳酸氢根的溶液状态；制备时，包括以下步骤：(1)将含氨基难溶高分子溶液置于纺丝机；(2)将含氨基难溶高分子溶液从喷丝孔挤出，挤出的含氨基难溶高分子溶液通过温度为10℃～300℃的纺丝机的甬道，纤维离开喷头的拉伸比为0.5～20，干燥的纤维即为耐溶剂纤维。本申请制备的耐溶剂纤维具有耐水、耐有机溶剂、密度大、强度高的特点，可广泛作为医疗、食品、美容、保健、化工和农业纤维材料使用。化工和农业纤维材料使用。化工和农业纤维材料使用。

【技术实现步骤摘要】
含氨基难溶高分子溶液制备耐溶剂纤维的方法及应用


[0001]本专利技术属于纤维制备
，特别涉及含氨基难溶高分子溶液制备耐溶剂纤维的方法及应用。

技术介绍

[0002]含氨基难溶(难水溶)高分子中，典型的代表为壳聚糖(CS)、I型胶原蛋白、直链聚乙烯亚胺、聚酰胺、丝素蛋白和多肽类材料等，广泛应用于医疗、食品、美容、保健、化工和农业等各个领域。然而，含氨基难溶高分子含有大量的分子内和分子间氢键，使得含氨基难溶高分子往往不能直接溶于水或有机溶剂，因此含氨基难溶高分子纤维难以通过直接挥发除去溶剂的干法纺丝方式制得。
[0003]以壳聚糖(CS)为例，CS作为生物安全的天然可降解材料，其纤维制品具有优秀的亲水性质和降解性，在敷料、伤口缝线等生物安全和生物医用材料领域应用潜力巨大。CS纤维的制备受到CS原料通常需要溶解于醋酸溶液等助溶物的限制，此CS溶液纺丝过程中，需要通过凝固液与溶解CS的酸性物质(醋酸)进行酸碱中和反应，洗涤干净后才能得到不溶于水和有机溶剂的CS纤维。基于酸碱中和反应得到的CS纤维只能由湿法纺丝和干湿法纺丝制备而成。然而，湿法纺丝和干湿法纺丝相对于工业上最常用的干法纺丝，成本更高且更复杂。湿法纺丝和干湿法纺丝过程中，凝固液中和CS中酸性物质的操作会使得CS纤维含有大量孔隙结构，影响纤维的致密性和力学强度。因此，目前CS纤维作为可降解伤口缝线最大的问题就是力学强度不足，从而难以满足使用要求。干法纺丝能够得到更致密的纤维结构，如果CS溶液能够进行干法纺丝，有望解决目前CS纤维力学强度差而难以推广使用的问题。
[0004]目前含氨基难溶高分子都需要溶解于助溶物中才能够进行纺丝，然而，常用的酸性或碱性助溶物都难以通过干法纺丝挥发溶剂的过程去除，使得含氨基难溶高分子纤维不具有耐水、耐溶剂性，并含有大量生物不相容的助溶物杂质。因此想要通过干法纺丝制备耐水的含氨基难溶高分子纤维，就需要保证帮助含氨基难溶高分子溶解的物质能够在挥发溶剂的过程中被完全去除或部分去除，而且对于生物医用材料领域，帮助含氨基难溶高分子溶解的物质最好具有良好的生物相容性，即使少量的残留也能够保证含氨基难溶高分子纤维能作为生物医用材料使用，但当前尚未发现相应的解决途径。

技术实现思路

[0005]本专利技术意在提供含氨基难溶高分子溶液制备耐溶剂纤维的方法，以实现将含氨基难溶高分子溶液通过干法纺丝制备出耐溶剂纤维。
[0006]本方案中的含氨基难溶高分子溶液制备耐溶剂纤维的方法，所述含氨基难溶高分子溶液为含氨基难溶高分子的氨基结合碳酸根和碳酸氢根的溶液状态。
[0007]本方案中，由于含氨基难溶高分子溶液为含氨基难溶高分子的氨基结合碳酸根和碳酸氢根的溶液状态，在制备耐溶剂纤维的过程中，除了含氨基难溶高分子结合碳酸根和碳酸氢根的溶液干燥变成了纤维，还发生了碳酸根和碳酸氢根脱除的化学反应，使得制备
的耐溶剂纤维具有密度大、强度高的特点。本方案通过碳酸根和碳酸氢根与含氨基难溶高分子结合得到的溶液，可以直接进行干法纺丝制得纤维制品。
[0008]进一步，所述含氨基难溶高分子为壳聚糖、I型胶原蛋白、直链聚乙烯亚胺、聚酰胺、丝素蛋白和多肽类材料中的至少一种。壳聚糖(CS)、I型胶原蛋白、直链聚乙烯亚胺、聚酰胺、丝素蛋白和多肽类材料属于典型的含氨基难溶高分子，通过其制备的耐溶剂纤维可广泛应用于医疗、食品、美容、保健、化工和农业等各个领域。
[0009]进一步，含氨基难溶高分子溶液制备耐溶剂纤维时，采用湿法纺丝、干湿法纺丝或干法纺丝。
[0010]采用湿法纺丝或干湿法纺丝制备纤维的过程中，采用能够除去或中和碳酸根和碳酸氢根的凝固液。由于这种方法和传统的制备CS纤维的方法并没有原理上的区别，因此不再赘述。
[0011]进一步，含氨基难溶高分子溶液通过干法纺丝制备耐溶剂纤维时，包括以下步骤：
[0012](1)将含氨基难溶高分子溶液置于纺丝机；
[0013](2)将含氨基难溶高分子溶液从喷丝孔挤出，挤出的含氨基难溶高分子溶液通过温度为10℃～300℃的纺丝机的甬道，纤维离开喷头的拉伸比为0.5～20，干燥的纤维即为耐溶剂纤维。
[0014]在干法纺丝过程中，含氨基难溶高分子水溶液会以二氧化碳气体的形式，失去部分或全部的碳酸根和碳酸氢根，从而得到耐溶剂的含氨基难溶高分子纤维。不同于湿法纺丝和干湿法纺丝，干法纺丝制备含氨基难溶高分子纤维不需要凝固液，在纺丝的过程中经过干燥处理即可得到耐溶剂纤维制品。
[0015]进一步，所述含氨基难溶高分子溶液通过干法纺丝机的甬道时，甬道中通入热空气，热空气的温度为10℃～300℃，热空气流速为0.5m/s～15m/s。采用热空气的方式对甬道中的含氨基难溶高分子溶液进行加热，可以确保热量更均衡的分散到含氨基难溶高分子溶液中，进而提高含氨基难溶高分子溶液中水分的挥发速度和均匀性。
[0016]进一步，所述含氨基难溶高分子溶液中，含氨基难溶高分子的固含量为0.5％～15％。含氨基难溶高分子溶液中含氨基难溶高分子0.5％～15％的固含量有利于耐溶剂纤维的成型。
[0017]进一步，所述含氨基难溶高分子溶液通过以下方法制备：首先通过现有的助溶物将含氨基难溶高分子溶解，得到过渡溶液，然后向搅拌状态的过渡溶液中滴加含有弱酸根离子的盐或酸，得到含氨基难溶高分子的氨基结合弱酸根离子的溶液，再通过添加不同梯度浓度的溶剂(含水或与水混合)萃取或透析去掉非含氨基难溶高分子成分，得到只有含氨基难溶高分子和溶剂的溶液，最后加入碳酸或二氧化碳得到含氨基难溶高分子与碳酸根和碳酸氢根结合的溶液，碳酸根和碳酸氢根的总摩尔量小于含氨基难溶高分子中氮元素的摩尔量。
[0018]进一步，所述助溶物为酸或碱性溶液；酸作为助溶物时，向过渡溶液中滴加含有弱酸根离子的盐，盐的弱酸根离子的反应活性弱于助溶物的酸根离子，助溶物的酸根离子的反应活性强于碳酸根和碳酸氢根；碱性溶液作为助溶物时，向过渡溶液中滴加过量含有弱酸根离子的酸。
[0019]助溶物为酸时，由于盐的弱酸根离子的反应活性弱于助溶物的酸根离子，含弱酸
根盐的阳离子能够与助溶物的酸根离子结合，从而使得弱酸根离子与含氨基难溶高分子结合并保持溶液状态；助溶物为碱性溶液时，加入过量的由弱酸根离子组成的酸，酸能够与碱反应生成具有弱酸根离子的盐，此外，过量的酸与含氨基难溶高分子结合得到弱酸根离子与氨基结合的溶液状态。
[0020]本专利技术制备的耐溶剂纤维由于难水溶、密度大、强度高的特点，可以广泛作为医疗、食品、美容、保健、化工和农业纤维材料使用，尤其是作为生物医用纤维材料使用。
附图说明
[0021]图1为CS
‑
CO2溶液的制备过程示意图；
[0022]图2为碳酸氢根从CS
‑
CO2脱除的化学式变化示意图；
[0023]图3为本专利技术实施例2中CS
‑
CO2溶液通过干法纺丝制得CS纤维的红外光谱(FTIR)；
[0024]图4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.含氨基难溶高分子溶液制备耐溶剂纤维的方法，其特征在于：所述含氨基难溶高分子溶液为含氨基难溶高分子的氨基结合碳酸根和碳酸氢根的溶液状态。2.根据权利要求1所述的含氨基难溶高分子溶液制备耐溶剂纤维的方法，其特征在于：所述含氨基难溶高分子为壳聚糖、I型胶原蛋白、直链聚乙烯亚胺、聚酰胺、丝素蛋白和多肽类材料中的至少一种。3.根据权利要求2所述的含氨基难溶高分子溶液制备耐溶剂纤维的方法，其特征在于：含氨基难溶高分子溶液制备耐溶剂纤维时，采用湿法纺丝、干湿法纺丝或干法纺丝。4.根据权利要求1～3任一项所述的含氨基难溶高分子溶液制备耐溶剂纤维的方法，其特征在于：采用干法纺丝制备耐溶剂纤维，包括以下步骤：(1)将含氨基难溶高分子溶液置于纺丝机；(2)将含氨基难溶高分子溶液从喷丝孔挤出，挤出的含氨基难溶高分子溶液通过温度为10℃～300℃的纺丝机的甬道，纤维离开喷头的拉伸比为0.5～20，干燥的纤维即为耐溶剂纤维。5.根据权利要求4所述的含氨基难溶高分子溶液制备耐溶剂纤维的方法，其特征在于：所述含氨基难溶高分子溶液通过干法纺丝机的甬道时，甬道中通入热空气，热空气的温度为10℃～300℃，热空气流速为0.5m/s～15m/s。6.根据权利要求5所述的含氨基难溶高分子溶液制备耐溶剂纤维的方法，其特征在于：所述含氨基难溶高分子溶液中...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙远铸，杨成雪，李峻青，白国辉，刘建国，
申请(专利权)人：遵义医科大学附属口腔医院，
类型：发明
国别省市：