一种甲壳质或其衍生物与聚乙烯醇的共混纤维及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种甲壳质或其衍生物与聚乙烯醇共混纤维及其制造方法。该纤维为二丁酰基甲壳质与聚乙烯醇共混纤维，所述的共混纤维中聚乙烯醇的质量百分含量为５％～９５％，优选２０％～８０％，更优选４０％～８０％；其余为二丁酰基甲壳质；或进一步将所述的二丁酰基甲壳质与聚乙烯醇共混纤维进行脱丁酰基处理得到甲壳质与聚乙烯醇共混纤维。方法为将二丁酰基甲壳质与聚乙烯醇的纺丝原液混合，混合后的纺丝原液自喷丝组件挤出，经干法纺丝成形，再经干热拉伸得到二丁酰基甲壳质／聚乙烯醇共混纤维；或进一步将上述二丁酰基甲壳质／聚乙烯醇共混纤维进行脱丁酰基处理得到甲壳质／聚乙烯醇共混纤维。本发明专利技术纤维强度高，方法操作性好，工艺简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种功能性纤维材料一甲壳质或其衍生物/聚乙烯醇的共混纤维及 其制造方法。
技术介绍
甲壳质是由虾、蟹、昆虫的外壳及菌类、藻类的细胞壁中提取的一种天然生物高聚 物。在自然界中，甲壳质的年生物合成量达100亿吨以上，是一种产量仅次于纤维素的蕴藏 量极为丰富的有机再生资源。甲壳质及其衍生物如甲壳胺(甲壳质经浓碱处理后脱去乙酰 基的产物)等，具有诸多特异的生物功能，如高度生物相容性、生物降解可吸收性、广谱抗 菌性、免疫促进活性、促进伤口愈合和减轻疤痕性能等。已有技术采用甲壳质或其衍生物如甲壳胺溶液纺制成纤维，用于可吸收手术缝线 和人造皮肤等医疗用途，或用于具有多种生物功能的“药敷原理”保健内衣等。但是，纯甲 壳质或其衍生物纤维缺乏纺织后加工所需的物理机械性能，成本也很高，价格昂贵，其广泛 普及应用受到限制。已有技术纺制聚乙烯醇缩甲醛纤维(俗称维尼纶或维纶)，是将经湿法或干法成 形、牵伸得到的聚乙烯醇纤维，再经缩甲醛化工艺制得聚乙烯醇缩甲醛希纤维——维纶。维 纶的主要缺点是染色性和弹性差，主要优点是强度高、吸湿性好。维纶长丝的性能和外观与 天然蚕丝非常相似，但因其不易染色和弹性差而难以用作高级衣料，纺织服用受到限制。另 一方面，聚乙烯醇是一种可以不依赖于石油资源的、并属于可生物降解的合成高分子。JP0347, 263 公开了一种甲壳胺与聚乙烯醇共混纺丝制造人造毛发的 方法，该方法是将15wt%聚乙烯醇的水溶液与10wt%甲壳胺的醋酸水溶液共混得共混纺 丝原液，以芒硝水溶液作凝固浴，经纺丝得甲壳胺/聚乙烯醇共混型复合纤维，再经缩甲醛 化工艺制得人造毛发用途的纤维。“甲壳胺与聚乙烯醇共混纤维”(参见董炎明等的“甲壳胺与聚乙烯醇共混纤维”， 《厦门大学学报(自然科学版)》，2000年3月第39卷第2期)报道了一种将甲壳胺与聚乙 烯醇进行湿法纺丝得共混纤维，并将纤维进一步缩醛化的方法。但是，这些用甲壳质的衍生物甲壳胺与聚乙烯醇复合的皮芯型纤维或共混纤维的 制造方法存在以下缺点甲壳胺由于分子内和分子间存在强烈氢键，其在醋酸水溶液中的 溶解度低，一般低于10wt%，当纤维中甲壳胺的含量较高时，不能配制聚合物浓度较高的 纺丝原液，生产效率低，成本高，更难以制得甲壳胺的含量高于80wt%的复合纤维；由于强 烈的氢键作用，甲壳胺的醋酸水溶液粘度非常高，其原液可纺性差；纺丝原液中因醋酸的 存在，经湿法成形时醋酸会污染凝固浴，特别是以氢氧化钠水溶液为凝固浴时，醋酸与氢氧 化钠发生中和反应，生成醋酸钠并强烈放热，不仅污染凝固浴，还会影响凝固浴的浓度和温 度，因而影响聚乙烯醇的凝固；醋酸对金属具有较强腐蚀性，用醋酸水溶液作溶剂时，必须 考虑生产设备的防腐问题；醋酸，比如对人体皮肤具有强烈刺激性，因而用醋酸水溶液作溶剂也是不安全的。 Szosland和East提出了一种制备二丁酰基甲壳质及甲壳质纤维的方法，该方法是将甲壳质用丁酸酐处 理制得甲壳质衍生物二丁酰基甲壳质，然后将其溶解在丙酮中配制成二丁酰基甲壳质含量 20 22wt%的纺丝原液，通过干法纺丝得到断裂强度0. 9g/d，断裂伸长率39. 0 36. 9% 的二丁酰基甲壳质纤维。进一步，将该纤维用氢氧化钠水溶液处理脱去丁酰基，得到断裂强 度2. 8g/d，断裂伸长率35. 4 43. 9%的甲壳质纤维。但所制二丁酰基甲壳质纤维强度低， 这不仅难以满足纺织后加工的要求，而且也不利于纺丝操作和后面制备甲壳质纤维时的脱 丁酰基处理操作，易产生断丝。这种间接法制备甲壳质纤维具有以下优点二丁酰基甲壳质 易于溶解在丙酮、甲醇、乙醇、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、二氯甲烷等常用有 机溶剂中，且可制得聚合物含量大于25wt%的高浓度纺丝原液，而甲壳质需用甲酸、三氯醋 酸、60/40 (w/w)三氯醋酸/ 二氯甲烷、40/40/20 (w/w/w)三氯醋酸/水和三氯乙醛/ 二氯甲 烷等毒性和腐蚀性较强的非常用溶剂溶解，且纺丝原液中其含量通常不高于15wt% ；间接 法制得的甲壳质纤维较直接用甲壳质纺制的纤维强伸度明显提高。但制得的甲壳质纤维仍 缺乏纺织后加工所需的足够强度。另外，这种纯二丁酰基甲壳质及甲壳质纤维的成本也高。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种原料可天然再生、产品可天然降解的二丁酰基甲 壳质与聚乙烯醇共混纤维及一种改进的甲壳质与聚乙烯醇共混纤维，所述共混纤维具有优 良的物理机械性能和染色性、生物纤维的独特风格和多种生物保健和医疗功能，并具有低 的生产成本。本专利技术的第二目的在于提供一种原料可天然再生、产品可天然降解的二丁酰基甲 壳质与聚乙烯醇共混纤维及改进的甲壳质与聚乙烯醇共混纤维的制造方法，所述制造方法 采用现有的共混纤维干法成形的制造方法，生产操作性好，安全性高，工艺简单，适合规模 化生产。为实现本专利技术的第一目的，本专利技术采用如下技术方案一种二丁酰基甲壳质与聚乙烯醇共混纤维，其中所述的共混纤维中聚乙烯醇的质 量百分含量为5 % 95 %，优选20 % 80 %，更优选40 % 80 % ；其余为二丁酰基甲壳质。一种改进的甲壳质与聚乙烯醇共混纤维，其中所述的甲壳质与聚乙烯醇共混纤维 是将上述的二丁酰基甲壳质与聚乙烯醇共混纤维进行完全脱丁酰基处理或部分脱丁酰基 处理后得到的纤维。根据前述的改进的甲壳质与聚乙烯醇共混纤维，其中所述的完全脱丁酰基处理后 得到的纤维为甲壳质与聚乙烯醇共混纤维；所述的部分脱丁酰基处理后得到的纤维为甲壳 质及其甲壳质衍生物与聚乙烯醇共混纤维，所述的甲壳质衍生物为单丁酰基甲壳质和/或 二丁酰基甲壳质。根据前述的改进的甲壳质与聚乙烯醇共混纤维，其中所述的甲壳质及其甲壳质 衍生物与聚乙烯醇共混纤维中，所述甲壳质与所述甲壳质衍生物的重量比为80 20 100 0，优选 90 10 100 0，更优选 100 0。根据前述的二丁酰基甲壳质与聚乙烯醇共混纤维或甲壳质与聚乙烯醇共混纤维，其中所述的聚乙烯醇的聚合度为1500 3500，醇解度为90 100% ；所述共混纤维的断裂强度为2. 5 5. Og/d,断裂伸长率为15 35 %。为实现本专利技术的第二目的，本专利技术采用如下技术方案一种二丁酰基甲壳质与聚乙烯醇或甲壳质与聚乙烯醇共混纤维的制造方法，其中 该方法为将二丁酰基甲壳质纺丝原液与聚乙烯醇纺丝原液混合，混合后的纺丝原液自喷丝 组件挤出，经干法纺丝成形，再经干热拉伸得到二丁酰基甲壳质/聚乙烯醇共混纤维；或者进一步将上述二丁酰基甲壳质/聚乙烯醇共混纤维进行完全脱丁酰基处理 或部分脱丁酰基处理得到改进的甲壳质/聚乙烯醇共混纤维。根据前述的共混纤维的制造方法，其中所述二丁酰基甲壳质纺丝原液是将二丁酰 基甲壳质溶解于DMF中，得到浓度为5 30wt %，优选10 25wt %的二丁酰基甲壳质溶液， 经脱泡得二丁酰基甲壳质纺丝原液；所述聚乙烯醇纺丝原液是将聚合度为1500 3500、醇解度为90 100%的聚乙 烯醇溶解于DMF中，得到浓度为5 35wt%的聚乙烯醇溶液，经脱泡得聚乙烯醇纺丝原液。根据前述的共混纤维的制造方法，其中，当制备二丁酰基甲壳质/聚乙烯醇共混 纤维时，所述混合后的纺丝原液中，二丁酰基甲壳质与聚乙烯醇的质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二丁酰基甲壳质与聚乙烯醇共混纤维，其特征在于：所述的共混纤维中聚乙烯醇的质量百分含量为５％～９５％，优选２０％～８０％，更优选４０％～８０％；其余为二丁酰基甲壳质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱庆松，孙玉山，李晓俊，
申请(专利权)人：中国纺织科学研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]