[发明专利]一种改性淀粉/聚乙烯醇复合纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚乙烯醇复合纤维湿法纺丝技术领域，具体涉及一种改性淀粉/聚乙烯醇复合纤维及其制备方法。

背景技术

纺织纤维分为天然纤维和合成纤维。天然纤维的吸湿性和透气性优良，穿着舒适，但产量较低且强度不足；合成纤维虽然具有强度高、产量大等优势，但在染色性、穿着舒适度、健康等方面存在较大不足。随着人们生活水平的提高，天然、舒适、健康和多彩的服用纤维越来越受到市场的青睐。

利用天然纤维和合成纤维进行复合，得到高性能、高品质的复合纤维成为技术人员努力的方向之一。由于聚乙烯醇的生产不依赖于石油资源，且属于可生物降解的合成高分子，聚乙烯醇纤维在合成纤维中占有重要地位；聚乙烯醇纤维经过缩甲醛工艺制得聚乙烯醇缩甲醛纤维(维纶)，其性能和外观与天然蚕丝非常相似，具有强度高、吸湿性好的优点，但因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。聚乙烯醇/天然高分子复合纤维，不仅可以克服不易染色、舒适性差的难题，还可进一步提高复合纤维的吸湿性、透气性、可生物降解性，基于上述复合纤维制作的服饰纺织品迎合了当代天然、绿色、健康的消费理念。

现有技术中，已出现了蛋白质、纤维素或其衍生物等多种聚乙烯醇/天然高分子复合纤维。专利CN101864615B公开了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，其为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，共混纤维具有强度高，断裂伸长率高的优点，但由于甲壳质等原料的成本较高，且处理工序复杂，限制了其推广应用。

植物淀粉具有可降解、易获得、成本低等优点，是一种非常具有开发潜力的天然高分子。徐乃库等(聚乙烯醇/淀粉共混纤维氢键作用及热性能，纺织学报，2008年第29卷第7期)通过湿法纺丝制备了聚乙烯醇/淀粉共混纤维，研究了纤维试样的氢键作用及热性能。随着淀粉加入量的增加，两相的相容性变差，纺丝原液的成纤性变差，纤维表面出现裂纹和孔洞，失去了应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种改性淀粉/聚乙烯醇复合纤维，其具有优良力学性能的同时，也具有良好的吸湿性、透气性与染色性能。

本发明的第二个目的是提供上述改性淀粉/聚乙烯醇复合纤维的制备方法，赋予改性淀粉/聚乙烯醇纺丝原液优良的稳定性，解决现有技术中淀粉/聚乙烯醇复合纤维两相相容性、成纤性差的技术问题。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种改性淀粉/聚乙烯醇复合纤维，由以下质量百分比的组分组成：改性淀粉10～70％，余量为聚乙烯醇，所述改性淀粉中直链淀粉质量含量40～45％。

本发明提供的改性淀粉/聚乙烯醇复合纤维，干断裂强度，模量，吸湿性和可降解性能均优于单一聚乙烯醇纤维，可用于服饰纺织品中；赋予服饰纺织品手感柔滑、光泽柔和、亲肤保健、穿着舒适的优良特性。

自然界的植物淀粉中，直链淀粉的含量一般为15～28％，而适用于本申请的淀粉中，直链淀粉质量含量为40～45％，称之为改性淀粉。通过改性手段提高淀粉中直链淀粉的含量，现有技术中已披露多种技术方案。可以采用生物酶方法、正丁醇反复结晶法来分离植物淀粉中的直链淀粉和支链淀粉；某些植物已通过传统的混合育种而发生基因改变或改性使直链淀粉的含量增加，如市场上的高度直链淀粉或淀粉玉米，也可获得直链淀粉含量≥40％的改性淀粉；作为优选方案，改性淀粉由植物淀粉经过物理改性得到的，改性方式为高速机械球磨。通过高速机械力球磨方式，使植物淀粉在球磨过程中发生降解，破坏淀粉的支链结构，部分支链淀粉的支叉结构断裂进而产生更多的直链淀粉，采用这种工艺的优点在于不受植物淀粉种类的限制，且处理工艺简单，成本低廉，易于大规模生产应用。

聚乙烯醇是复合纤维的重要组成部分，聚乙烯醇的水溶性与其聚合度和醇解度有关。由于聚乙烯醇的柔性主链上含有大量羟基，在分子间和分子内形成大量氢键，物理交联点多，导致聚乙烯醇纤维结晶度高，不利于水分子的渗入；随着聚合度的增加，聚乙烯醇纤维疏水性增加，水溶温度相应提高；聚乙烯醇的醇解度也影响其水溶性，完全醇解的聚乙烯醇需要升温到较高温度才能完全溶解，而部分醇解的聚乙烯醇在较低温度下即能完全溶解。可根据纺丝设备和复合纤维综合性能的要求，选择合适聚合度和醇解度的聚乙烯醇，优选情况下，聚乙烯醇的平均聚合度为1750±50，醇解度99％，即市售17-99型聚乙烯醇。

上述改性淀粉/聚乙烯醇复合纤维的制备方法，包括以下步骤：

1)将改性淀粉加入水中，加热溶解，得到淀粉溶液；