[发明专利]功能壳聚糖纤维的制备方法

说明书

本发明涉及一种功能壳聚糖纤维的制备方法，包括下述步骤：1)采用壳聚糖溶剂溶解低分子量壳聚糖，制得载体溶液；2)通过搅拌设备提供的强剪切作用，将功能性粉体与载体溶液混合，制得功能性母液；3)将功能性母液以在线添加的方式注入壳聚糖纺丝液得到功能性纺丝液，功能性纺丝液经挤出、凝固和拉伸工序后制得功能壳聚糖纤维。本发明能够克服传统方法功能性粉体与纺丝液混合困难、分散不均匀的问题，所用的载体随纤维凝固成形，无额外助剂进入溶剂与凝固浴体系。本发明的成形方法简单高效，基于常规生产线即可实现功能壳聚糖纤维的生产。

技术领域

本发明属于功能纤维领域，涉及一种功能壳聚糖纤维的制备方法。

背景技术

壳聚糖的化学名是聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖，由自然界广泛存在的甲壳素经脱乙酰得到。壳聚糖具有优良的生物相容性，还具有抗菌性能与可降解性能，是应用广泛的天然高分子。壳聚糖可溶解于有机酸与无机酸，经湿法纺丝成形为壳聚糖纤维。目前，工业化生产壳聚糖纤维包括如下几个步骤：将壳聚糖溶于醋酸溶液，制得壳聚糖纺丝液；壳聚糖纺丝液经挤出，进入氢氧化钠凝固浴凝固成形；还可增加后处理工序以增强初生纤维的力学性能与抗菌性能。

在壳聚糖纤维的生产过程中，壳聚糖纺丝液的制备、储存和输送都会导致纺丝液粘度的降低，其本质是壳聚糖分子链在酸性条件与强剪切力的共同作用下断裂，而壳聚糖分子量的降低导致壳聚糖纤维强度的下降。面对上述问题，研究人员开发了一系列减小纤维成形过程壳聚糖分子量过度降低的技术，例如片状壳聚糖直接溶解技术、塔板脱泡技术等(ZL201010166861.9，一种工业化生产纯壳聚糖纤维的纺丝液制备方法；ZL201320541192.8，一种高黏度纯壳聚糖纺丝液的脱泡装置)，其原理是减少壳聚糖处于酸性溶剂的时间以及避免壳聚糖分子链受到过度剪切。

随着壳聚糖纤维的发展，功能性壳聚糖纤维成为新的发展方向。功能壳聚糖纤维的制备有多种方法，其中将功能性粉体与壳聚糖纺丝液均匀混合，进而纺丝成形是其中之一。例如，有研究将氧化石墨烯加入壳聚糖纺丝液并纺丝成形为壳聚糖/氧化石墨烯复合纤维。氧化石墨烯的加入在一定程度上提高了壳聚糖纤维的力学强度，然而壳聚糖与氧化石墨烯的混合时间长达6小时，过长的混合过程必然会降低壳聚糖的分子量，导致所制备的壳聚糖/氧化石墨烯复合纤维的强度不高于160MPa，缺乏实际使用价值(Mechanical and dyeadsorption properties of graphene oxide/chitosan composite fibers prepared bywet spinning.Carbohydrate polymers,2014,102:755-761.)。

因此，壳聚糖复合纤维的制备过程需关注功能性粉体与纺丝液混合过程，既要使功能性粉体与纺丝液混合均匀，也需要避免混合过程造成壳聚糖纺丝液粘度的大幅降低。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的问题，提供一种能够保证壳聚糖功能纤维的强度同时能够实现功能粉体与壳聚糖纺丝液均匀混合的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种功能壳聚糖纤维的制备方法，包括如下步骤：

1)采用壳聚糖溶剂溶解低分子量壳聚糖，制得载体溶液；

2)将功能性粉体与载体溶液混合，制得功能性母液；

3)将功能性母液以在线添加的方式注入壳聚糖纺丝液得到功能性纺丝液，功能性纺丝液经挤出、凝固和拉伸工序后制得功能壳聚糖纤维。

作为优选的技术方案：

如上所述的功能壳聚糖纤维的制备方法，所述壳聚糖溶剂为醋酸溶液，所述醋酸溶液的浓度为1～6wt％。