一种壳聚糖纤维的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种壳聚糖纤维的制备方法，该方法克服了目前制备壳聚糖纤维过程中溶剂易挥发、不易回收、污染严重和三废处理量较大等缺点，采用质量分数为０．５～２０％的离子液体水溶液作为溶剂，在常温常压下缓慢加入定量的壳聚糖粉末，搅拌２～４８小时使其完全溶解，用４００～８００目的滤布进行２次挤压过滤，采用高速离心机或减压进行脱泡，最后得到浓度为３～７．５％的均相透明且黏度适中的壳聚糖纺丝液。采用纺丝机进行模拟纺丝，挤出后的丝进入凝固浴、拉伸浴、水洗、干燥，最后得到壳聚糖纤维。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纤维材料的制备
，具体涉及。
技术介绍
壳聚糖纤维是以壳聚糖为主要原料，采用适当的溶剂，直接溶解壳聚糖， 制备合适的纺丝液，经过喷丝、凝固、拉伸等工序，制备具有一定机械强度的 高分子功能纤维材料，具有无毒、可降解、抗菌、拔霉、防臭和保湿等优良性 能，在纺织、医用材料等领域用途广泛，其制备技术是当今新材料
的 研究热点和前沿。目前，在壳聚糖纤维工业化中，绝大多数都是采用稀醋酸或稀盐酸作为溶剂溶解壳聚糖制纺丝液。中国专利CN94116666.X公开了一种甲壳 质纤维及其制造方法，中国专利CN95119358.9公开了脱乙酰甲壳质纤维的制造 方法及其应用；中国专利CN96103888.8公开了一种曱壳质纤维及其制备方法； 中国专利CN01131634.9公开了一种曱壳质纤维的制造方法；中国专'利 CN200810015053.5公开了一种医用壳聚糖纤维及其制备方法；这些专利技术均是以 乙酸、硼酸、或者水醋酸作为溶剂制纺丝液。日本公开特许公报昭60—59123公 布了一种制备甲壳胺纤维的方法，它采用5%醋酸水溶液和1%尿素混合液作为溶 剂制纺丝液。美国专利5897827公布的紡丝方法是以硫氰酸钠水溶液作为溶剂 制纺丝液。这些专利技术中所使用的溶剂存在着易挥发、不易回收、污染严重和三 废处理量较大等缺点。因此，发展具有先进清洁技术制备高性能壳聚糖纤维， 已成为亟待解决的技术难题。离子液体具有良好的热稳定性，无毒，无挥发性等优点，是公认的一种新 型的绿色溶剂。目前已有大量的文献和专利报道，采用离子液体溶解纤维素后，进行 一 系列的改性或纺丝(如CN200680012598. X , CN200710114934. 8 ， CN200810033511.8, CN20071050112. 5)。壳聚糖和纤维素在分子结构很相似， 但采用离子液体溶解壳聚糖的报道却不多Z中国专利CN200710043563. 9公开报 道了以离子液体为溶剂的纤维素共混纤维的制备和应用；中国专利CN 200810157372. X 7>开报道了再生纤维素/曱壳素复合材料制备方法及制备的复 合纤维中；2008年Yusong Wu等在Polymer期刊上报道了采用1-丁基-3-甲基 咪唑醋酸盐离子液体做溶剂溶解了甲壳素，这些文献所报道的方法均采用纯的 离子液体作为溶剂，溶解温度较高，溶解时间长，所得溶液的黏度较大，这些 技术措施对纺丝很不利。
技术实现思路
针对上述现有技术方法中存在的缺点，本专利技术提出了一种壳聚糖纤维的制 备方法，该方法克服了制备壳聚糖纤维过程中溶剂易挥发、不易回收、污染严 重和三废处理量较大等缺点，在使用一定浓度的离子液体水溶液溶解壳聚糖后， 在常温常压下制得均相透明的纺丝液，且黏度适中，为壳聚糖纤维的生产提供 了一条均相、环境友好的工艺路线。本专利技术采用质量分数为0. 5~20%的离子液 体水溶液作为溶剂；在常温常压下，緩慢加入定量的壳聚糖粉末，搅拌2 48h 使其完全溶解，用400~800目的滤布裤行2次挤压过滤，采用高速离心、机或减 压进行脱泡，最后得到浓度为3~7.5%的壳聚糖纺丝液。本专利技术采用自行设计的纺丝机进行模拟纺丝，纺丝时喷丝帽孔径0.02~ 0.12咖，孔数为5~50个，纺丝速度为0. 01 ~ lm/s;挤出的丝ii^v凝固浴、拉伸浴、水洗、干燥，最后得到壳聚糖纤维。凝固浴为水和1 ~8%的无机盐(如硫酸钠等)水溶液、 一定浓度的离子液 体溶液中的一种或几种按一定的比例进行混合组成，凝固浴的温度为25 ~ 60°C 。 拉伸浴由水组成，拉伸浴的温度为40 8(TC。本专利技术将凝固浴、拉伸浴和水洗中的溶剂收集一起，减压蒸馏，回收水， 降温析出无机盐后过滤，余下的离子液体i其溶液溶解壳聚糖。重复5 8次， 可以得到均相透明的纺丝液。本专利技术所述离子液体包括羧基化的烷基咪唑离子液体、羧基化的烷基吗 啡啉离子液体、羧基化的吡啶离子液体、羧基化的吡咯离子液体、羧基化的吲 哚离子液体、两种结构的氨基酸盐离子液体、烷基咪唑离子液体，其结构通式 分别为1) g化的烷基咪唑离子液体2)皿化的烷基吗啡啉离子液体:<formula>formula see original document page 7</formula>3)羧基化的吡啶离子液体:<formula>formula see original document page 7</formula>4)羧基化的吲哚离子液体:200910138811.7、々aH (OynCOOH5)羧基化的吡咯离子液体,K (CHJnCOOH6)氨基酸盐离子液体:— 1+ ,-337)烷基咪唑离子液体:_ Xn、1 、3其中结构式中&、 R2、 R3、 R" Rs和R6为H或C1 C8的烷基，可相同或不 同；n为l 8的整数；X为卣元素；为甘氨酸、赖氨酸、脯氨酸或组氨酸； Xn—为氯离子、氯乙酸根、对甲^ 黄酸根、乙酸根、丁酸根、乳酸根、柠檬酸根、 苹果酸根、三氟乙酸根中的一种或几种。本专利技术采用壳聚糖原料的粘度> 200CPS (以水醋酸浓度为1%时)，脱乙酰度 >70%，灰分<0.6%6;^专利技术所采用的纺丝方法为湿法纺丝或干湿法纺丝。本专利技术克服了现有的壳聚糖纤维生产过程中溶剂易輝发、不易回收、污染 严重和三废处理量较大等缺点，为壳聚糖纤维的生产提供了一条均相、环境友好的工艺路线。其实施步骤为 第一步，壳聚糖纺丝液的制备将离子液体配成一定浓度的水溶液，在常温常压磁力搅拌下，緩慢加入壳 聚糖，溶解2 ~ 48小时，待其完全溶解后，'用400 ~ 800目的滤布进行2次挤压 过滤，采用高速离心机或减压进行脱泡，最后得到浓度为3~7.5%的壳聚糖纺 丝液。第二步，壳聚糖纤维的制备将制备好的壳聚糖纺丝液，转入自行设计的纺丝机内进行;溪拟纺丝，恒压 挤出后的丝依次进入凝固浴、拉伸浴、水洗、干燥，最后得到壳聚糖纤维。 第三步，离子液体重复利用将凝固浴、拉伸浴和水洗中的溶剂收集一起，减压蒸馏，降温析出无机盐 后过滤，余下的溶液即为离子液体或其溶液。然后再多次重复^f吏用。 本专利技术与传统方法相比，其具有以下四个方面的优点(1) 、反应条件温和，操作简便。(2) 、为壳聚糖纤维的制备提供一种绿色环保的溶剂。(3) 、离子液体性能稳定，可多次重复利用。(4) 、克服
技术介绍
中存在的溶剂易挥发、污染严重、不易回收的问题。 具体实施例方式以下结合实施例进一步说明，并非限制本专利技术所涉及的范围。 实施例1:壳聚糖原料:200CPS(以冰醋酸浓度为1%时)，脱乙酰度为90%,灰分为0. 3%。取70g、浓度为10%的1-乙酸基-3-曱基咪唑氯盐离子液体水溶液，在常温 常压下緩慢加入2.10g壳聚糖，搅拌8 10小时。待壳聚糖完全溶解后，用600 目的滤布进行2次过滤，并减压脱泡，得到淡黄色透明的壳聚糖纺丝液。将壳 聚糖溶液转入纺丝釜内，以0.03m/s的挤出速度将壳聚糖溶液挤出，依次进入 装有3M克酸钠、温度为50。C的凝固浴，进入温度为7(TC的拉伸浴水洗，最后在 一定温度下干燥，得到白色的壳聚糖纤维。实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种壳聚糖纤维的制备方法，其采用质量分数为０．５～２０％的离子液体水溶液为溶剂；在常温常压下，缓慢加入定量的壳聚糖粉末，搅拌２～４８小时使其完全溶解后，用４００～８００目的滤布进行２次挤压过滤，采用高速离心机或减压进行脱泡，最后得到浓度为３～７．５％的均相透明的壳聚糖纺丝液。采用纺丝机进行模拟纺丝，挤出后的丝进入凝固浴、拉伸浴、水洗、干燥，最后得到壳聚糖纤维。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于世涛，刘福胜，李露，解从霞，梁升，纪欢欢，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：95[中国|青岛]