[发明专利]一种溶胀状态下拉伸增强壳聚糖纤维的方法

说明书

本发明涉及一种溶胀状态下拉伸增强壳聚糖纤维的方法，将经湿法纺丝成形的壳聚糖纤维制成品在pH为6.0～6.5的稀醋酸、稀盐酸、草酸或柠檬酸中轴向拉伸，并将拉伸后的纤维放入去离子水中浸泡0.5～1h后烘干，即获得增强的壳聚糖纤维。本发明方法利用了稀酸对壳聚糖纤维的溶胀作用，实现了张力的处理，具有操作简单、生产成本低、经济环保以及能耗低等优点，所制得的增强的壳聚糖纤维与壳聚糖纤维制成品相比，取向度提高35.2～43.4％，结晶度提高15.6～26.9％，断裂强度提高29.7～41.1％，极具应用前景。

技术领域

本发明属于纤维增强领域，涉及一种溶胀状态下拉伸增强壳聚糖纤维的方法。

背景技术

纤维是天然或人工合成的细丝状物质.在现代生活中，纤维的应用无处不在，应用最广的为合成纤维，合成纤维的化学组成和天然纤维完全不同，是从一些本身并不含有纤维素或蛋白质的物质如石油、煤、天然气、石灰石或农副产品，先合成单体，再用化学合成与机械加工的方法制成纤维，如聚酯纤维(涤纶)、聚酰胺纤维(锦纶或尼龙)、聚乙烯醇纤维(维纶)、聚丙烯腈纤维(腈纶)、聚丙烯纤维(丙纶)、聚氯乙烯纤维(氯纶)等。

尼龙纤维具有优良的力学性能和电性能，还具有耐磨、耐油、自润滑、耐腐蚀以及良好的加工性能等优点，但PA的吸水性大、低温及干态冲击韧性差、尺寸稳定性差，使其应用范围受到一定的限制。为适应不同领域的特殊要求，需要对PA进行改性，尤其是如何得到集高刚性、高强度和高韧性于一体的增强增韧改性材料，更是研究的热点。申请号为CN201310419384.6，名称为一种超临界CO₂中张力作用下改性尼龙纤维的方法的专利申请，其主要技术方案是在一定外加张力作用下使尼龙纤维表面及内部在超临界CO₂中与溶剂发生接枝反应，使其强度提高。

聚丙烯腈纤维(PAN)是性能优良的合成纤维，是纺织和工业用的重要纤维原料，在高品质特殊用途的聚丙烯腈原丝的制备过程中往往需要对干燥后的纤维再进行高温蒸汽拉伸，以提高纤维结构的规整度的和力学性能。公开号为CN 102851756B，名称为一种聚丙烯腈纤维的拉伸方法的专利申请，其主要技术方案是聚丙烯腈纺丝溶液经过挤出，经过或不经过空气层，进入凝固浴成型，经导辊进入拉伸浴，然后将聚丙烯腈纤维在饱和水蒸汽中进行多级拉伸，提高了纤维的性能。

壳聚糖纤维属于天然材料，具有无毒、止血、消炎等优点，与生物细胞有良好的相容性，免疫抗原性小，与体液和细胞不会产生排异反应；可生物可降解，在生物体内的降解产物为氨基葡萄糖；氨基葡萄糖对人体无害，在体内不会产生积聚，因而，壳聚糖在生物医药领域应用前景十分的广泛。壳聚糖及其衍生物作为组织支架、药物载体等具有促进伤口愈合、防止组织粘连、抗凝血、降脂、降胆固醇、抗溃疡、抗肿瘤等作用，另外也可与其它纤维混纺做服装面料。但受原材料影响，制约壳聚糖纤维发展的主要原因是壳聚糖纤维力学强度不高，常规纺丝得到的壳聚糖纤维的断裂强度仅为1.07cN/dtex，远远达不到实际应用的要求。因此，对壳聚糖纤维进行改性以提高其力学性能具有重要意义。常见增强壳聚糖纤维的方法有：交联增强、复合增强和纺丝成形过程中增强。交联增强即采用双官能团物质对壳聚糖纤维交联，增加大分子链间的作用力，交联增强中交联反应一般仅发生在纤维表面，增强程度有限；复合增强即利用其它功能材料与壳聚糖进行混合使用，可综合利用各材料的优点，但随着其他物质的引入，会影响壳聚糖的生物相容性；纺丝成形中牵伸纤维主要采用热拉伸，升温会使分子间作用减弱，但热拉伸需要持续提供热量，能耗较大。

因此，亟待需要提供一种操作简单、生产成本低、能耗低且使壳聚糖纤维力学性能强度显著提高的增强壳聚糖纤维的方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中壳聚糖纤维生产成本高和力学性能差等缺点，提供一种溶胀状态下拉伸增强壳聚糖纤维的方法，在提高壳聚糖纤维取向度及结晶度的同时，使壳聚糖纤维的力学强度提高。本发明采用溶胀拉伸的方法，调节溶胀剂的浓度不仅可以减弱分子间作用力，而且有效减少了能耗。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：